采用改进Davidson-Cole介电模型的变压器油纸绝缘状态分析

为利用频域介电谱准确分析变压器油纸绝缘状态,引入考虑直流电导率与跳跃电导率的改进DavidsonCole介电模型。运用测量的频域介电谱数据参数化改进Davidson-Cole介电模型,将其转化为非线性优化问题。选用混合蛙跳优化算法对改进Davidson-Cole介电模型参数进行辨识,得到了弛豫时间τ、圆弧不对称度β和直流电导率σ_(dc)等特征参数。研究了老化与受潮对油纸绝缘试样的改进Davidson-Cole模型参数的影响特性,结果表明β与糠醛含量、σ_(dc)与水分含量有着良好的指数关系;τ与糠醛含量、水分含量有着良好的对数关系。通过线性拟合获得了糠醛含量、水分含量与模型参数的量化关系式,其拟合优度较高,因此可利用改进Davidson-Cole模型定量评估变压器油纸绝缘状态。

绝缘油在水和酸共同作用下的分子动力学模拟

为探讨水分和温度对变压器油中酸扩散行为的影响,在分子模拟软件内建立了水分子、矿物油分子、甲酸分子的复合模型,水的体积分数分别为1%,3%,5%,甲酸的质量分数为3%.通过分子动力学方法模拟计算了甲酸分子在不同含水量油模型中的扩散系数、径向分布函数以及复合模型的总动能;此外,选取了水体积分数为1%的复合模型为研究对象,以温度为变量进行动力学模拟.结果表明:随着水含量的增多,甲酸的扩散系数并没有逐渐增大,甲酸分子与水分子之间的氢键数目呈逐渐减少的趋势.而随着温度的升高,油模型具有的动能越大,酸分子的扩散逐渐增强.油模型中,含水量越多,水和酸在热运动下碰撞油分子的能量越大;温度越高,相互之间的碰撞越激烈.模拟结果说明水分增加或温度增高,均对油分子的结构稳定性造成一定程度的破坏.

变压器用天然酯绝缘油研究现状

天然酯绝缘油作为一种高燃点、易降解的新型液体绝缘电介质,是未来环保产业发展的重要方向。由于天然酯自身的理化特性,天然酯绝缘油投运于变压器还面临着较多的挑战。介绍了国内外天然酯绝缘油的研究现状与趋势,分析了天然酯绝缘油的制备方法,分别从电气特性、理化特性、老化特性、亲水性、氧化安定性和生物降解特性方面阐述了天然酯绝缘油的相关研究成果及应用情况,指出了天然酯绝缘油投运于变压器需要解决的关键问题。

评估变压器油纸绝缘受潮的电压响应方法研究

回复电压法能有效诊断变压器油纸绝缘的状态,但测量时间过长,由此提出通过单次加压建立的极化在不同去极化时间段内的电压响应特性进行绝缘诊断的方法,省去多次加压的过程,节省了测量时间;实验研究了不同受潮状态的变压器油纸绝缘介质在不同去极化时间段的电压响应特性,结果表明,充电2 000 s后首次放电0. 1 s的电压响应初始斜率随绝缘受潮程度的增加而增大,可作为评估其受潮状态的特征量;同时通过频域分析仪测得介质的直流电导率,将其与根据首次放电初始斜率计算获得的极化电导率进行对比分析,进一步验证了该特征量的有效性。文中提出的测量方法为应用电压响应法现场快速诊断变压器油纸绝缘的受潮状态提供了一种新的研究思路。

基于Debye介电模型参数辨识的油纸绝缘状态评估

油纸绝缘受潮会加速变压器绝缘老化,有效评估其受潮状态是保障变压器安全稳定运行的重要手段,利用频域介电谱法可有效分析复介电常数实部ε′的变化率与水分含量M的映射关系。选用ε′-f曲线在f=10-4 Hz频率点处的斜率L作为受潮评估特征参量,利用频域介电谱测试数据建立Debye介电模型参数辨识的数学模型,并采用细菌觅食算法进行参数辨识。基于辨识数据计算出L值,并给出了L与水分含量M的拟合关系式。结果表明,L与水分含量M间存在着较优的对数关系,可作为评估油纸绝缘受潮程度的有效特征参量。研究成果可为油纸绝缘受潮的现场诊断与状态评估提供参考。

基于复介电常数实部变化率的油纸绝缘受潮状态研究

在电网电压中含有一定的直流分量时,由于双二阶广义积分器锁相环(Dual Second-Order Generalized Integrator PLL, DSOGI-PLL)系统对直流分量的衰减不足将导致其检测到的电网同步信号存在较大波动,其中频率与相角的大幅波动可能导致系统锁相失败。针对此问题提出改进方案,通过在已有系统中引入一个调节量使其对直流分量有更大的衰减,同时系统的动态性能、滤波效果并未受到损失。最后在电网电压存在直流时进行仿真分析,结果表明传统DSOGI-PLL的性能得到进一步提升。为更准确的利用频域介电特征参量对变压器油纸绝缘的受潮状态进行预测,提出了复介电常数实部在f=10^-4 Hz时变化率的绝对值|k|作为表征油纸受潮程度的频域特征参量。实验研究了不同含水量油纸绝缘试品的复介电常数及|k|的变化趋势及规律,结果表明:随着绝缘纸含水量的上升,油纸试品的复介电常数虚部在测量频域内不断增长,实部曲线呈向高频段平移趋势,且低频段内复介电常数实部变化幅度随含水量的上升而逐渐增加。通过实测ε′-f 曲线拟合,计算得到了不同含水量油纸试品的|k|,拟合发现|k|与油纸含水量间有着较优的指数函数关系,可用于油纸绝缘受潮程度的定量评估,最后通过实例验证了|k|评估油纸绝缘受潮程度的可靠性。

受潮程度对变压器用NOMEX绝缘纸频域特性的影响

NOMEX绝缘纸作为一种新型的合成纤维绝缘纸,与传统纤维素绝缘纸相比具有优良的电气性能与理化性能。为了验证频域介电谱(FDS)对NOMEX绝缘纸-矿物油变压器绝缘状态评估的可靠性,对不同受潮状态下普通纤维素纸-油组合绝缘和NOMEX绝缘纸-油组合绝缘的FDS特性进行了测试与分析。结果表明,随着受潮程度的加深,普通纤维素纸-油绝缘和NOMEX绝缘纸-油绝缘FDS特征参数的变化趋势相似;NOMEX纸的亲水性相对于普通纤维素绝缘纸较弱,且频域特性受水分影响更小;在特征频率点下,两种油纸绝缘的复介电常数与其水分含量间均表现出较优的线性关系,水分对两种油纸绝缘介电特性的影响规律类似。

应用介损积分谱对变压器老化程度的定量评估

为更好的将频域介电谱用于变压器油纸绝缘的老化状态评估中,提出了频域介损积分谱,并对油纸绝缘试品进行了不同程度的加速热老化,测取了老化后试品的油中糠醛含量Ck,纸聚合度DP与微水含量Mc,在30℃下进行了FDS特性检测,结果表明:tanδ在测试频段内随老化天数增加呈上升趋势,且在10-4~10-1Hz内tanδ曲线逐步向高频段移动。结合理论分析,取特征频率点f=10-2Hz下的介损积分值Sδ(10-2)作为油纸绝缘老化状态的频域特征参量,经数据拟合发现Sδ(10-2)与DP、Ck分别存在较优的次幂与指数关系。最后引入了平移因子αT与频温平移法,在20~60℃下对同一老化试品进行FDS测试,得到了温度与αT的线性关系,通过对FDS曲线进行"频温平移",消除了测量温度对油纸FDS特性的影响,使评估结果更准确。

老化对变压器用NOMEX绝缘纸FDS特性的影响

NOMEX绝缘纸比传统纤维素绝缘纸有更好的理化特性与电气稳定性,在变压器中应用广泛。为了研究普通纤维素纸-油绝缘和NOMEX绝缘纸-油绝缘的老化状态对其频域介电谱(FDS)特性的影响规律,基于FDS测试原理,对两种油纸绝缘老化后的FDS特性与物化参数进行了测试分析。结果表明,普通纤维素纸-油绝缘和NOMEX纸-油绝缘随老化程度加深的变化规律存在较大区别,NOMEX绝缘的复介电常数ε*和介质损耗因数tanδ均随老化天数的推移而逐步递增,但增幅较小,其频域参数受老化影响较微弱;普通纤维素纸绝缘老化后的微水含量与酸值均高于NOMEX纸绝缘;两种油纸绝缘在测试频率f=10-4 Hz下的tanδ与油中酸值分别呈幂函数与线性关系,FDS可用于评估NOMEX纸-油绝缘的老化状态。

植物绝缘油化学精炼法的研究现状及展望

本文从植物绝缘油精炼过程中涉及到的原料油的选择、制备步骤、理化电气性能分析以及优化改性这几个方面,综合阐述了目前植物绝缘油化学精炼法的研究现状,总结了现有的研究成果,指出了研究过程中的关键问题。通过重点分析现已研制成功的植物绝缘油的特性指标,总结了目前针对植物绝缘油粘度大、凝点高、介损大等缺点的改性方法,并提出今后的研究应集中在植物绝缘油的性能改善方面,重点应关注化学改性添加剂的配制和纳米改性的实施方法及其机理分析。