电热复合应力下的油纸绝缘老化特性研究

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电力变压器是电网能量传输的核心设备,电力系统能否安全可靠的运行与电力变压器的绝缘状态息息相关。随着变压器运行时间的增长,其油纸绝缘结构在热、电、微水和氧气等多种因素的联合作用下,逐渐暴露出各种绝缘老化问题。因此,研究油纸绝缘在电热复合应力下的老化特性,可以深入了解油纸绝缘的老化机理,为掌握实际运行的变压器绝缘老化过程和故障下的老化状态提供参考。本文主要工作如下:(1)为了研究电热复合应力下油纸绝缘的老化特性,将油纸绝缘局部放电与热老化相结合,设计并搭建了油纸绝缘电热联合老化试验系统,以矿物油-纸复合绝缘为研究对象,开展了油纸绝缘电热联合老化试验,具体设计了四种类型的油纸绝缘老化试验,试验条件分别是140℃下的电晕放电(Thermal-Corona discharge缩写为TC)、140℃下的沿面放电(Thermal-Surface discharge缩写为TS)、140℃下的热老化(Thermal缩写为T)和常温25℃下的沿面放电(Surface discharge缩写为S)。(2)研究了在140℃与电晕放电下,变压器油中气体含量、酸值和糠醛以及绝缘纸聚合度(DP)和击穿电压等特征参量随老化时间的变化规律,并与140℃热老化进行对比分析。研究表明:140℃与电晕放电的热电叠加效应会明显促进绝缘纸与变压器油的劣化,TC试验条件下绝缘纸的平均降解速率是T试验条件下的2.33倍,TC试验条件下绝缘纸击穿电压随着老化时间的延长先下降后上升,而在T试验条件下没有明显变化。在TC与T试验条件下,油中气体含量随老化时间的变化规律具有差异性。(3)结合Ansoft电场仿真分析了TS与S试验条件下油纸绝缘沿面放电起始电压不同的原因,研究了在140℃与沿面放电下变压器油中气体含量、酸值、介质损耗和体积电阻率以及绝缘纸击穿电压等特征参量随老化时间的变化规律,并与常温下的沿面放电进行对比分析。研究表明:S试验条件下油中酸值与体积电阻率变化并不明显,TS试验条件下油中酸值有一定的增加,体积电阻率出现减小的趋势。TS试验条件下气体含量会明显大于S条件下,在TS与S试验条件下油中气体含量随老化时间的变化规律具有差异性。TS与S试验条件下油的介质损耗值都随着沿面放电发展呈现波动上升趋势,绝缘纸击穿电压随着沿面放电的发展过程呈现下降趋势。(4)利用前文所得到的老化试验数据,分别对两种不同试验条件下的电热老化特征参量数据进行因子分析,可以分别将TC与TS条件中油纸绝缘的多种特征参量降为2维,这可以过滤掉多种特征参量之间的共性因子,使油纸绝缘特征参量老化诊断更加简便。
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