水分在环氧浸纸材料中的迁移特性及其对沿面绝缘特性的影响

目前,国内高压直流工程中的穿墙套管和换流变压器套管多采用环氧浸纸干式套管,环氧浸纸材料具有一定的吸水性,故亟需研究环氧浸纸材料受潮过程中的水分迁移规律以及受潮前后的直流沿面绝缘性能。该文通过交直流沿面闪络测试,获取表面涂漆与未涂漆的环氧浸纸试样受潮前后的沿面绝缘强度,通过微水含量测量分析环氧浸纸的水分迁移特性。结果表明:受潮前后涂漆试样交直流沿面闪络场强较无漆试样均至少提高2.9%;相对于无漆试样,涂漆后环氧浸纸材料吸水速率降低22.1%;由于聚酰胺的吸水性导致表面层湿度同样较高,较长时间受潮后涂漆试样沿面绝缘性能依旧明显下降。结果可为环氧浸纸芯体防潮及提升其沿面绝缘性能提供理论支撑。

环氧浸纸绝缘材料中水含量的超声检测研究

环氧浸纸绝缘材料内部的绝缘纸易吸附空气中的水分,因而导致材料的电气性能下降。采用超声方法检测环氧浸纸材料中的水含量。研究不同水含量下环氧浸纸材料的介电性能。结果表明:电阻率随着水含量的增加而减小,介质损耗随着水含量的增加而增大;超声波在材料中波速的变化可以反映材料中水含量的高低,波速随着水含量的增加而变大。

变压器高压油浸纸套管与环氧浸纸套管运行情况比较

对某电厂使用的变压器高压油浸纸电容式套管和环氧浸纸电容式套管的运行情况进行了比较,并对曾出现的故障类型进行了分析。历次电气试验表明:油浸纸电容式套管介质损耗和电容量均保持稳定,变化量一直在规程允许范围内;而环氧浸纸电容式套管在投运一定时期后,出现套管介质损耗因数及电容值增大的现象。最后指出,环氧浸纸绝缘套管的介质损耗因数普遍高于同等电压等级的油浸纸绝缘套管,当发现绝缘介质损耗因数和电容值发生较明显变化时,应加大测试密度,当变化量大于10%时,必须更换套管。

载流条件下环氧胶浸纸套管温度分布及绝缘特性

为研究环氧胶浸纸套管内部温度分布及对应的绝缘性能,构建了套管温升与绝缘性能同步测试回路,获得了不同电流下套管芯体温度分布及热点温度对套管绝缘性能的影响规律。结果表明:载流条件下套管油端芯体最大直径处存在由于热量累积导致的局部热点;在与套管绝缘材料接触的热点温度<100℃时,绝缘介质中松弛极化损耗现象明显,tanδ随频率变化曲线存在损耗“峰”和“谷”,曲线随着温度增加向高频方向平移,当热点温度>120℃时,绝缘介质中电导损耗作用突出,tanδ随频率变化曲线在对数坐标系中呈直线下降趋势;热点温度>140℃将损坏套管内部绝缘,恢复常温后tanδ和电容量急剧增加,绝缘电阻大幅下降;当热点温度>200℃时,套管内部将产生大量气体,芯体开裂,tanδ突增而电容量突降。该研究可为套管优化设计、试验及运行状态评估提供参考。

典型缺陷条件下环氧胶浸纸套管绝缘特性分析

环氧胶浸纸套管具有电气性能稳定、防爆、体积小、重量轻等优点,已被广泛应用于变压器套管和穿墙套管,但其制造工艺复杂,易在生产过程中产生缺陷。为了获得套管缺陷对应的绝缘特征参数,分析了缺陷产生的原因,并在实际套管中进行缺陷模拟,包括套管内部绝缘纸干燥不良,芯体固化过程热应力集中导致的芯体微裂纹,材料脱气不良在芯体中产生气泡等。通过对比测量,研究了不同缺陷套管的绝缘电阻、介质损耗因数tanδ、电容、频域介电谱(frequency-domain dielectric spectroscopy,FDS)、极化和去极化电流(polarization and depolarization current,PDC)等绝缘参数特征。结果表明,缺陷套管tanδ值均比正常套管大,绝缘电阻则较正常套管小,不同缺陷套管的极化电流具有不同的衰减率和稳定值。通过分析不同频段的FDS曲线和PDC变化规律,可有效区分不同套管缺陷。研究成果可为套管出厂试验和现场绝缘诊断提供参考。

温度对环氧胶浸纸套管FDS特性的影响

为研究温度对环氧胶浸纸套管频域谱特性的影响,以便更准确地将介电响应技术应用于套管受潮或老化状态评估,设计了不同温度下胶浸纸套管绝缘频域谱(FDS)测量试验,运用电介质极化理论对频域介电现象进行分析,并建立扩展Debye模型,利用遗传算法和内点法辨识各支路参数,通过模型参量变化分析温度对频域谱特性的影响规律。结果表明,随着温度的升高,低频区(10^(-3)~1 Hz)复电容实部随着温度的升高显著增大,介损和复电容虚部频谱曲线整体向高频方向移动;建立的6支路Debye模型与实测值基本相符,绝缘电阻R0随温度升高而减小,几何电容C_0基本不变;采用基于"频温平移因子"的主曲线技术可有效消除温度的影响,实现将已知温度下的频谱曲线折算到未知温度,扩展了频谱曲线的测量范围;频谱曲线的"平移因子"满足Arrhenius方程,利用"平移因子"计算得到的活化能约为31.92 kJ/mol。因此,利用频域介电谱法评估受潮或老化状态时必须考虑温度的影响,否则将导致评估结果失实。

温度对套管环氧胶浸纸绝缘频域介电响应的影响研究

为研究温度对环氧胶浸纸绝缘套管频域介电响应特性的影响,开展了环氧胶浸纸绝缘样片在高低温(10℃~120℃)循环下的频域介电谱测试,绘制了不同循环次数下环氧胶浸纸绝缘样片的频域介电响应特性曲线。结果表明:随着高低温循环次数的增加,在120℃时介质损耗因数、复合电容实部和虚部频谱曲线整体向上和高频方向移动,在10℃时在高频区域下介质损耗因数和复合电容虚部的频谱曲线整体向上移动,而复合电容实部的频谱曲线基本保持不变。10℃和120℃频域谱曲线的变化是由于高低温环境限制了环氧胶浸纸单位体积内带电粒子响应速度而造成电导极化作用差异性导致的,而频域谱中高频域的频谱曲线向上移动是由于高低温循环环境使得皱纹纸的纤维素长链裂解和环氧胶的环氧分子分解,致使其内部的极化损耗作用加强导致的。研究结果可为干式环氧胶浸纸绝缘套管状态评估提供一定理论基础。

有限元数值计算技术应用于特高压穿墙套管三维电场模拟分析

±800kV特高压直流穿墙套管是我国±800kV特高压直流输电工程中的重要设备,亟需应用有限元数值计算技术对其关键部位进行三维电场模拟分析,确定传统结构设计的合理性并提供优化方案。为此在环氧浸纸电容式和金属屏蔽式2种技术路线下,分别讨论了特高压直流穿墙套管的结构特点和绝缘性能。应用有限元法仿真计算了金属屏蔽结构下穿墙套管的三维电场分布,重点分析了穿墙套管金属屏蔽表面及其相关附件电场分布特点,进一步对套管中间连接结构及支撑绝缘子的实际尺寸进行三维实体模型电场分析,并优化支撑绝缘子结构型式和尺寸。计算结果表明:对于金属屏蔽式芯体结构,高场强区域集中在金属屏蔽翻边位置及外部均压环表面,双层金属屏蔽芯体结构下穿墙套管复合绝缘子沿面电位及电场分布相对均匀,可实现套管紧凑型结构设计。该研究结果可为特高压穿墙套管的设计、研制及运行提供理论依据。