环氧树脂绝缘高频电热联合老化中局部放电特性分析

电力电子变压器长期运行于高频正弦电压下,其绝缘更易受到局部放电作用影响从而导致老化失效。为此以环氧树脂材料为研究对象,模拟电力电子变压器的运行条件,在30 k Hz、4 kV的正弦电压和温度120℃下开展了电热联合加速老化试验,研究了不同老化阶段下绝缘的高频局部放电特征。实验结果表明:高频正弦电压下残余电荷扩散少,放电连续,放电相位范围超过90°,局部放电频繁冲击绝缘材料;随着老化时间的增长,高相位上的最大放电幅值由0.02 V增加到0.03 V,局部放电相位分布谱图(PRPD)中第2簇"三角"特征更为明显,统计参量Sk能较准确地反应绝缘的老化状态;同时,随着绝缘缺陷表面有效起始电子产生概率的变化,放电量和放电次数总体呈上升趋势,局部放电的相位范围向两端扩展。

聚合物绝缘电热联合老化的陷阱理论和实验验证

基于聚合物电老化陷阱理论和自由基反应动力学，推导出聚合物在电热联合老化条件下的寿命公式，并通过对聚丙烯薄膜的电热联合老化寿命数据和聚乙烯不同温度下电树枝起始电压数据的统计分析，理论公式得到了实验验证。

变压器油纸绝缘热电联合老化特征量研究

为研究电力变压器油纸绝缘在热、电两种应力作用下的老化特性,搭建了油纸绝缘热电联合老化试验平台,设计了两组在130℃下进行的加速老化试验:一组是单因子热老化试验,另一组为热电联合老化试验。通过对两组老化样本的绝缘纸聚合度、击穿电压、油中微水含量等参数进行对比分析,结果表明,热电联合老化样本绝缘纸聚合度下降速度比热老化样本要快,且在老化初期绝缘纸击穿电压与绝缘纸聚合度呈一定线性关系,与油中水分含量则没有明显的直接联系。

电热联合老化作用下变压器油中腐蚀性硫对绝缘油性能的影响

为研究电热联合老化作用下变压器油中腐蚀性硫对油性能的影响,搭建电热联合老化试验平台,对油纸绝缘进行老化试验,然后对交流电场作用下老化后的绝缘油进行理化性能和电气性能测试。结果表明：交流电场会加速绝缘油的老化,使铜离子含量明显增加,油的介质损耗不断增加,电阻率不断减小,活化能大幅降低,离子迁移率明显随电压的升高而增大。与单一热老化相比,电热联合老化对绝缘油的酸值、离子迁移率、油中铜离子含量等参数的影响更大。

XLPE电缆的热–振动联合老化试验测试与分析

在桥梁、桥架等振动条件下运行的交联聚乙烯（XLPE）电缆线路,击穿故障多发生在支架附近的XLPE绝缘上,这可能是由于振动导致的XLPE绝缘劣化进一步加剧所导致。而目前没有对XLPE电缆绝缘在热–振动条件下的老化失效机理和运行状态评价的研究。因此,在分析电缆线路运行特点及电缆故障的基础上,通过构建XLPE电缆的热–振动联合老化试验平台,在试验平台上对XLPE电缆施加负荷电流和机械振动,同步开展热–振动联合老化和单一热老化试验。通过对1 440 h老化时间下的XLPE电缆绝缘取样分析,获得热–振动联合老化、单一热老化及未老化电缆的XLPE绝缘材料的力学性能、介电性能及微观结构的差异性,以分析振动对XLPE绝缘性能及电缆运行特性的影响。试验结果表明：热–振动联合作用下XLPE材料的氧化速率和程度均大于单一热老化条件下的数值,机械振动加速了XLPE绝缘层的老化。该研究成果可为振动运行条件下XLPE电缆线路的运行状态评估提供技术支持,具有实际工程应用价值。

热-力联合老化对硅橡胶交联网络及力学和耐电特性的影响

为了探究热-机械应力共同作用对电缆附件硅橡胶绝缘性能的影响,该文设计并开展了硅橡胶的热-力联合老化试验,对比分析了老化前后硅橡胶的力学性能、电气性能和微观结构。结果表明:随着老化程度的加剧,试样拉伸强度和断裂伸长率下降,硬度增加;老化后试样的击穿强度整体上呈现先增加后降低的趋势,在老化时间一定的情况下,击穿强度随着拉伸应力的增大而减小,相对介电常数逐渐增加。结合交联密度和红外光谱测试结果分析认为,在老化前期,硅橡胶主链间发生氧化交联反应,自由体积和载流子迁移率减小,击穿强度增加;老化后期,交联体系结构和分子链被破坏,自由体积和载流子迁移率增大,击穿强度下降。在机械应力耦合作用下,卷曲的分子链沿着机械应力方向被拉伸,且处于拉伸状态的分子链在高温作用下更容易发生断裂,造成材料绝缘性能的进一步劣化,为电缆附件硅橡胶老化状态评估提供了一定的理论依据。

变压器油纸绝缘电热联合老化机理研究

变压器油纸绝缘系统在运行中需要承受电、热等共同作用,目前一般研究工作重点在电故障、热故障以及电或热老化对油纸的特性影响,而电热联合老化特性研究较少。该文通过研究油纸绝缘电热联合老化,对不同老化阶段油纸结构的聚合度,抗张强度和频域介电谱特性进行测量和研究。研究结果得到了电热联合老化条件下的聚合度的二阶模型以及聚合度与抗张强度的拟合公式。进一步研究频域介电谱发现随着老化时间的增加,在低频区εr和tanδ随频率的减小而有不同的增大趋势。在10-3,10-1Hz频率区εr和tanδ与绝缘纸老化状态有明显的相关关系,拟合得到在10-3、10-2及10-1Hz特征频率处的εr和tanδ值与绝缘纸聚合度的指数函数关系。该研究将为油纸绝缘在电热联合作用下的老化机理及应用FDS无损评估变压器油纸绝缘状态提供方案。

电热联合老化过程中的电缆绝缘理化特性研究

为了研究高压交联聚乙烯电缆绝缘的理化特性在电热联合老化过程中的变化,对运行7年的110 kV电缆进行180日的电热联合老化试验,结合傅里叶红外光谱、差示扫描量热法、X射线衍射和交联度试验结果,分析对比电缆绝缘理化特性在分别采用恒温、热循环处理方式的电热联合老化过程中的变化。结果表明:电缆绝缘试样在经过180日的电热联合老化试验后,羰基指数、不饱和基指数和半结晶峰宽减小,晶粒尺寸和交联度增大,表明老化试验对电缆绝缘理化特性的影响以积极效应为主;相比于恒温热处理方式,热循环处理方式下电缆绝缘试样的晶体完善程度较低,结晶度小,晶粒尺寸大;电缆绝缘理化特性的变化与试验温度有关,高温电热联合老化试验有利于电缆绝缘化学结构和结晶形态的改善,低温电热联合老化试验可促进电缆绝缘二次交联反应。

变压器油纸绝缘电热联合老化机理研究

本文研究了变压器油纸绝缘电热联合老化的机理,以探究其对变压器的可靠性和寿命的影响。本文采用电热联合老化实验的方法,对不同温度、电压和时间条件下的油纸绝缘试件进行了老化试验,并对试件的物理和化学性质进行了分析。结果表明,变压器油纸绝缘材料在电热联合老化作用下会发生化学反应和物理变化,导致油纸绝缘性能下降。同时,我们还发现老化过程中的热量和气体产生是导致油纸绝缘老化的主要原因。因此,在实际生产中应该采取措施,防止油纸绝缘老化,提高变压器的使用寿命和可靠性。通过本研究,我们对变压器油纸绝缘电热联合老化机理有了更深入的了解,并提出了一些预防油纸绝缘老化的措施。这些结果对变压器的制造、运行和维护都具有重要的指导意义。未来的研究方向可以是进一步深入探究变压器油纸绝缘老化的机理,寻找更有效的防止油纸绝缘老化的方法,为变压器的安全可靠运行提供更好的技术支持。

振动条件下XLPE绝缘热老化的可靠性评估

为提高交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘材料在联合应力老化条件下寿命预测的可靠度,并探究其失效概率分布,设计了2组加速老化试验,在不同老化应力条件下,对多个XLPE材料样片进行电阻退化数据测试。测试数据通过时间尺度函数转换后,应用线性Wiener过程进行数据建模;同时利用传统阿仑尼乌斯(Arrhenius)方程、逆幂准则与材料寿命之间的关系,结合极大似然函数,对线性Wiener过程模型参数进行估计,最后经理论计算得出试验所用XLPE电缆绝缘材料的失效概率密度曲线、可靠度曲线及不同组合应力条件下其寿命分布图,同时结合实际敷设电缆在复杂振动工作环境下的应力水平等因素,计算得到在最高允许温度(90℃)下,外部振动加速度为0.5 m/s^2时,XLPE电缆绝缘材料预期寿命为17.8年。

换流变压器油纸绝缘多因子老化介电响应评估方法

换流变压器运行中承受电热振动多因子作用,其油纸绝缘老化过程复杂,如何评价多因子联合作用下换流变压器绝缘老化特性,是亟待解决的运维关键问题。为此采用时域介电响应技术,通过多因子加速老化试验获得的不同老化程度油纸绝缘试样,测得不同老化程度油纸绝缘模型的极化和去极化电流曲线,根据试验结果计算得到随时间变化的电导电流,从中提取出呈指数规律衰减的吸收电流部分;其次对吸收电流进行积分计算得到吸收电荷量的参数值,建立稳态吸收电荷量与聚合度之间的关系,通过吸收电荷量的相对增长率为绝缘状态进行划分等级;最后将吸收电流对数化处理并绘制线性直谱线,提取出直谱线斜率的绝对值作为特征量评估油纸绝缘的老化状态,为换流变绝缘老化状态的评估提供了理论基础。

大电机主绝缘老化试验系统和试样设计

分析了大电机主绝缘在运行过程中产生老化的机理 ,确定了电、热和机械应力各因子老化试验的参数 ,建立了多因子老化的试验模型 ,研制开发了电 -热 -机械应力三因子联合老化的试验系统 ,设计了分段处理试样制备方案。经模型线棒的老化试验验证 ,在不同老化因子作用下局部放电的放电量、放电次数和放电脉冲分布等参量都有不同的变化规律。结果表明 ,三因子联合老化试验系统能满足研究大型发电机主绝缘在多因子联合作用下的老化规律和评估其剩余寿命的试验要求。

老化微塑料及其对甲基橙吸附行为的影响

为明确环境介质中微塑料与有机污染物的相互作用机制,以聚氯乙烯(PVC)为目标微塑料(MPs),探究了针铁矿(α-FeOOH)/O_(3)/紫外联合老化对微塑料理化性质及对甲基橙(MO)吸附性能的影响,并利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、Zeta电位对其进行表征。结果发现,老化后的PVC表面出现更多的裂缝和凹凸;含氧官能团数量增加,结晶度减小,羰基指数(CI)增加。吸附结果表明,老化微塑料比原始微塑料具有更强的吸附能力,其吸附试验数据较好地拟合了准二级动力学模型和Freundlich模型;MO在微塑料上的吸附以化学吸附为主,并且静电力相互作用和分配作用在吸附过程中也发挥作用。为此,提供了一种可用于模拟和加速微塑料老化的技术,并为充分认识老化微塑料在环境中的行为作用机制提供理论依据、为准确评估微塑料与其他污染物复合污染的生态风险提供参考。

基于Crine模型和逐步升压法的交联聚乙烯及其纳米复合材料老化寿命研究

本文利用逐步升压法系统测量了交联聚乙烯(XLPE)及其纳米复合材料在不同温度下的耐压特性。提出了一种计算Crine模型关键参数的新方法,并基于逐步升压法的试验结果,计算了XLPE及其纳米复合材料在不同温度下老化的活化能和电荷加速距离。结果表明:随着温度的升高,两种材料的特征击穿时间均降低。在相同温度和时间步长下,XLPE纳米复合材料的特征击穿电压和特征击穿时间均高于XLPE,在高压下XLPE纳米复合材料比XLPE拥有更长的老化寿命。两种材料的老化活化能和电荷加速距离均随温度的升高而增大;在相同温度下XLPE纳米复合材料的老化活化能和电荷加速距离均小于XLPE。利用Crine模型的活化能和电荷加速距离比反幂模型或指数模型的老化寿命指数能更加直观地反映出绝缘材料的耐老化性能。

电热老化对应力锥处空间电荷积聚规律影响与机理研究

为了研究应力锥对空间电荷积聚的影响,设计了具有应力锥结构的模型电缆。搭建平台对模型电缆进行电热联合老化,采用电声脉冲法测量老化前后空间电荷的分布情况,对比不同轴向位置和径向位置的空间电荷积聚情况。结果表明:越靠近应力锥根部,积聚的空间电荷越多,且积聚的空间电荷主要分布在电缆绝缘层靠外侧。对这一现象进行初步解释,认为是应力锥引起的电场畸变造成空间电荷容易在此区域积聚。

电热应力对硅油产气特性协同效应的实验研究

实验室中常采用加速老化方法获得硅油的老化试样,并根据试样中溶解气体组分及体积分数判断硅绝缘油的老化状态,但当前实验中仅能施加热应力或电应力,不能较好地反映硅油的真实工况。为解决这这一问题,文中开展了电热应力对硅油产气特性协同效应的实验研究。文中针对PMX-200型硅油,在200℃、25 kV下设计了硅油的热电老化、电热老化和电热联合老化等3组加速老化实验,通过对试样中的气体组分及体积分数分析,发现热电老化方式与电热联合老化方式下试样中溶解气体组分及体积分数最为接近,误差在7.41%~16.86%之间。文中结果表明实验中可用热电老化方式模拟硅油的实际老化条件。同时,文中结合ReaxFF力场,从原子水平上分析了硅油的热老化及电热老化机理。文中所得结论可为硅油的加速老化实验提供理论基础。

直流高压干式套管的多参量诊断

准确诊断干式套管主绝缘的老化状态,对于电力系统的可靠运行及状态检修具有非常重要的意义。为此,分别测量了干式套管主绝缘试样的介质损耗参量、泄漏电流、局部放电参量和剩余击穿电压,采用基于统计学的方法建立了多参量诊断的数学模型,对干式套管主绝缘进行了老化状态评估。结果表明:所测参量中,偏斜度Sk+、介电损耗tanδ、局放起始电压UPDIV、吸收比Pi为最优参量组;多参量诊断会提高绝缘状态评价的准确性,但也并不是参量越多越好,合理的选取诊断参量十分重要。

状态参数分散度对油纸绝缘状态的评估

为了研究油纸绝缘的老化状态参量与老化状态的对应关系,以及如何准确选择反映状态的参量,对油纸绝缘进行电热联合老化实验.基于老化实验的数据,分析了在同一老化因子下各个老化特征参量的分散度,同时应用多参数诊断方法探讨这些参量如何准确反映绝缘状态.结果表明,在适当筛选参量之后,多参量诊断会在一定程度上提高绝缘状态评价的准确性,有利于优化计算和提高状态评估的准确性.

基于三维构型与电热传感的特高压换流变压器出线装置区域数字孪生模型研究

特高压换流变压器出线装置区域绝缘结构复杂且体积巨大,承受大电流、高电压长时间作用,对其开展现场运维试验将耗费较大代价。目前数字孪生技术日益完善,逐渐从汽车、航空等制造业引入电力行业。基于此,文中将数字孪生技术引入特高压换流变压器高端电力设备,考虑到换流变压器本体结构复杂且其出线装置及换流变套管区域为其重要典型附件,因此重点研究该区域数字孪生3D模型构建,依据其孪生模型进行现场运维模拟试验和大电流、高电压载荷下的功能性响应分析。出线装置区域数字孪生模型依据电热耦合物理场仿真模型构建,应用电热传感器实时监测其承受在线电压、电流波形,并实现了现场运行参数与数字孪生模型加载数据之间的交互联动。另一方面,实现了数字孪生模型中材质区域智能提取辨识,并可依据物理场环境变换材料参数性能,以适应不同运行环境的结构设计与性能考核。进一步,为分析换流变套管内部暂态温度与其短时载流能力和长时老化性能间关系,提出了高压套管长时内绝缘性能评估流程方法。文中聚焦于换流变压器出线区域的数字孪生模型3D构建,其研究方法可推广延拓至换流变本体绕组结构、油纸绝缘区域与有载开关等关键部件。文中研究结果可为换流变压器本体绝缘结构设计,特别是出线装置区域的结构设计与运行维护提供理论指导和技术参考,对在线分析换流变压器出线装置区域运行中的短时载流能力和长时老化性能有一定的理论指导作用。

方波脉冲电压频率对变频牵引电机绞线对绝缘特性的影响

测试了不同频率方波脉冲电压下牵引电机绞线对的电热联合老化寿命、介质损耗因数(tanδ)及局部放电平均放电量,测试结果表明:方波脉冲电压频率升高,使局部放电平均放电量增大,局部放电对绞线对绝缘的破坏作用加强,使绞线对的老化寿命缩短;方波脉冲电压频率升高,使绞线对老化程度加深,陷阱密度增大,降低了自由载流子浓度,使局部放电起始放电电压(PDIV)增大,从而使介质损耗因数曲线转折点电压升高。