多次雷电冲击电压作用下变压器油浸绝缘纸板累积效应特性

油纸绝缘是电力变压器最常用的一种绝缘介质,其在运行过程中不可避免的会受到多次雷电冲击电压的作用,在冲击电压的累积作用下变压器内绝缘有可能会产生不可逆的损伤。鉴于此,通过自动连续冲击电压发生器对油纸绝缘模型的累积施压,来模拟侵入变压器的雷电过电压对油浸绝缘纸板的累积效应。研究了雷电冲击电压幅值U与油浸绝缘纸板击穿时雷电冲击电压累积次数N之间的关系,即U-N特性。并采用Weibull模型分析了油浸绝缘纸板试品U-N特性的变化规律。还通过原子力显微镜(AFM)对比研究了不同次数雷电冲击电压作用后油浸绝缘纸板表面形貌的变化。研究结果表明:随着雷电冲击电压幅值的升高,油浸绝缘纸板累积直至击穿所需要的次数大幅度下降,雷电冲击电压对油浸绝缘纸板具有明显的累积效应;多次雷电冲击电压的累积作用会导致油浸绝缘纸板表面颜色与形貌的变化,200、400、600、800次标准雷电冲击电压作用后,油浸绝缘纸板表面粗糙度比累积试验前分别增加了0.61、2.80、5.97和11.76倍。

针板电极下局部放电对油浸绝缘纸板表面的影响

针对油浸绝缘纸板在长期局部放电应力作用下的劣化问题,在针板电极下对油浸绝缘纸板进行了长期局部放电试验,对绝缘纸板的局部放电特性及表面形态的理化特性进行了测量和分析。其中,记录了长期局部放电发展过程中的局部放电相位分布(PRPD)图谱,对处于不同放电阶段的纸板进行了表面形貌、化学基团的观测,研究并给出了放电对纸板表面理化特性的影响机理。结果表明:油浸绝缘纸板的长期局部放电发展经历4个阶段,不同阶段放电由表面向内部发展,对纸板的损伤程度不同;局部放电会造成纸板中纤维的烧蚀及断裂,产生孔洞并不断扩大,形成气泡层;气泡层中不断发生的气体放电生成自由基,这些自由基会与纤维束表面的基团反应并改变其微观形态,促使放电向内不断发展;最终纸板内部堆积大量气泡,形成贯穿的气泡柱并导致纸板击穿。长期局放应力下绝缘纸板的微观结构破坏是导致纸板失效的重要原因,而PRPD图谱的变化是其在局部放电特性上的反映。

机械应力对油浸绝缘纸板局部放电影响

变压器中油纸绝缘材料在运行时承担着热、电、机等应力并在其作用下不断老化,然而关于机械应力下油纸绝缘材料的老化尚未引起足够重视。为研究机械应力下油纸绝缘材料性能演变规律,该文对油浸绝缘纸板进行不同机械应力下的老化实验,并对老化后的绝缘纸板进行力学性能测试、局部放电实验以及表面形态观测。研究结果表明,力学性能对绝缘纸板性能的影响以20MPa为界分为两部分。当机械应力低于20MPa时,纸板的弹性模量及剩余形变均较小,随着机械应力的升高,纸板绝缘性能有所提升;当机械应力高于20MPa时,纸板的弹性模量及剩余形变显著增大,随着机械应力的升高,纸板绝缘性能快速下降,纸板电极下局部放电模式也发生了变化。共聚焦显微镜观测结果表明,当机械应力高于20MPa后,绝缘纸板中的纤维由弹性变形转为塑性变形,纤维出现分岔、空洞及断裂,导致纸板的绝缘性能降低。该文研究结果为变压器中油纸绝缘材料在机械应力作用下老化规律的研究提供了基础,并有效地提升了判别变压器内部绝缘状态的能力。

电力变压器用油浸绝缘纸板性能测试研究

绝缘纸板是电力变压器中最主要的固体绝缘材料,纸板浸油后其性能会发生明显变化。文中对浸油前后纸板试样进行拉伸试验,分析浸油后纸板性能的变化趋势,得出浸油会使纸板的机械强度下降、韧性变弱,刚度增大;对纸板试样在浸油前后、干燥前后的聚合度进行对比测试,分析浸油和现有干燥工艺对纸板聚合度影响;采用宽带介电谱仪对油浸绝缘纸板的介电常数、损耗角正切值进行测试,得到了油浸纸板的介电参数随温度和频率的变化特性。文中的研究成果弥补了现有标准的不足,可为变压器设计、运维人员提供更好的参考。

植物绝缘油及油浸绝缘纸板沿面大间隙下工频交流放电特性研究

选取国产植物绝缘油RAPO、进口植物绝缘油FR3以及传统矿物绝缘油25#为研究对象,研究了工频交流电压下绝缘油种类、间隙距离对绝缘油击穿特性和油纸沿面闪络特性的影响,分析了工频交流电压下绝缘油击穿电压和油纸沿面闪络电压之间的差异,并通过电场仿真探究了绝缘油击穿电压和油纸沿面闪络电压之间产生差异的原因。结果表明:当间隙距离较小(<15 mm)时,植物绝缘油的击穿电压高于矿物绝缘油,但随着间隙距离的增大,矿物绝缘油的击穿电压逐渐超过植物绝缘油;3种绝缘油的油纸沿面闪络电压没有体现出明显的大小关系;绝缘油击穿电压始终明显高于油纸沿面闪络电压。

直流电压下纤维小桥对油纸复合绝缘局部放电特性的影响

为研究直流电压下油纸绝缘纤维小桥的产生原因及其对局部放电（简称局放）过程的影响,搭建了直流油纸绝缘实验平台,采用水平及垂直针板模型,对包括小桥形貌、局放起始电压、局放重复率、局放放电量在内的多个因素进行了检测分析。结果表明：在直流电场作用下,纸板表面纤维分子链断裂产生游离态纤维杂质,进而形成小桥。由于受力情况不同,小桥呈现堆状、非贯通状及贯通状三种形态。受纤维小桥影响,油纸绝缘针板模型局放起始电压降低,当油隙距离处于12.5～15mm之间时降低程度最大,当小桥呈堆状时降低现象最明显;局放脉冲次数增加,放电在时间上出现了＂伸缩＂效应;局放单次放电量减少,且密集放电阶段末期常出现较高强度的放电脉冲,随后在稀疏放电阶段脉冲强度逐渐减小。分析表明,上述现象是因纤维小桥畸变了油隙内电场分布和电场恢复过程而形成的。