复杂运行条件下非均匀老化油纸绝缘典型电场变化特性

油纸绝缘作为变压器的主要绝缘部分,长期运行后变压器主绝缘发生的非均匀老化现象,在复杂运行条件下(环境温度、受潮情况,电压类型)将导致工况运行时主绝缘内的电场分布发生变化,因此明确工况运行下非均匀老化油纸绝缘内特征位点(最大场强处)电场的变化特性至关重要。通过开展不同老化、受潮程度油纸绝缘材料的介电参数测试,明确了老化后油纸绝缘材料的工频介电常数、直流电导率随着运行条件的变化规律,通过构建基于GA-BP神经网络的老化油纸绝缘材料介电参数模型,实现了非均匀老化油纸绝缘介电参数的多元非线性定量表征;同时考虑油浸纸板老化对油纸间水分平衡规律存在的影响,修正了非均匀老化油纸绝缘内的油纸水分分布,并根据典型非均匀老化主绝缘结构,构建了非均匀老化油纸绝缘典型电场分布模型;最后,考虑到当前特高压电网中,区别于普通交流变压器绝缘所承担的交流电压,换流变压器阀侧绕组承担的电压中含有较高的直流分量,导致其面对的更高的绝缘水平要求。通过分别设定两种外施电压,并在复杂运行条件下,针对不同非均匀老化阶段的油纸绝缘模型的典型电场分布进行仿真计算,揭示了非均匀老化油纸绝缘电场变化特性,明确了实际运行中应加以注意的运行工况,为变压器的运维策略提供了重要的理论支撑。

基于遗传算法及有限元仿真的变压器热点处纸绝缘老化状态表征方法

现有的基于频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)的评估方法无法反映热点处的绝缘老化状态,针对此问题,将多目标遗传算法和有限元仿真方法相结合,提出一种“反演模型”以获取变压器高温区域纸绝缘老化信息。构建非均匀老化下油纸绝缘有限元模型,建立不同老化区域油纸绝缘老化状态和FDS数据之间的映射关系。基于测量的油纸绝缘系统的FDS数据,设计多目标遗传算法求解有限元模型中的参数分布。实验结果表明,所提取的有限元仿真模型参数可以很好地表征热点区域绝缘纸的老化状态,在实验室条件下,模型的相对误差小于7%。

退运中压XLPE和EPR电缆老化特性分析

通过对退运交联聚乙烯(XLPE)和乙丙橡胶(EPR)电缆进行理化性能测试和介电性能测试,研究退运电缆老化特性及界面极化效应。对电缆绝缘进行宽频介电谱测试和红外光谱分析,发现退运电缆绝缘内外侧的介电参数和各特征基团吸收峰强存在明显差异。通过对新电缆与退运电缆进行不同电压下的极化去极化电流(PDC)测试,提取了界面极化电流成分。结果表明:退运电缆存在非均匀老化现象,绝缘内侧老化程度较外侧更严重,绝缘内部存在"界面效应",在PDC测试过程中存在界面极化电流,且绝缘非均匀老化程度越严重、PDC测试电压越高,界面极化电流越大。可以采用红外基团相对吸收比Rn表征绝缘非均匀老化程度,采用界面极化电荷量Q表征绝缘界面极化强度,以对运行老化电缆的老化特性进行分析。

核电厂退运乙丙橡胶电缆的老化特性分析

为了探究核电厂运行老化乙丙橡胶(EPR)电缆的绝缘老化特性及机理,对核电厂退运中压乙丙橡胶电缆进行了微观结构和介电性能测试。结果表明:退运乙丙橡胶电缆绝缘径向存在非均匀老化现象,内外侧绝缘中均存在大量微孔。与外侧绝缘相比,内侧绝缘中微孔分布更加密集,含氧基团的红外特征吸收峰强度更大,电导率与介电常数也较大。根据红外相对吸收比R_n可以辅助判断电缆的非均匀老化程度。

变压器油纸绝缘绕组过载条件下的热老化试验方法研究

油浸式电力变压器在超过铭牌额定值运行时,绕组导体发热量增加,绝缘纸由于温度上升而发生热老化,缩短其使用寿命。传统试验采用加速热老化研究油纸绝缘材料的热老化速率以获得热寿命模型。变压器实际运行中,由于绕组结构及绝缘油的流动散热作用,绕组绝缘纸层间温度场并不均匀,且绝缘油温度也低于绕组热点温度。采用传统的整体加热方式,将会由于绝缘油在高温下性能的快速劣化而使试验结果严重偏离实际情况。该文提出了一种新的绕组油纸绝缘热老化试验方法,采用电流发生器产生电流使绕组发热,将安放于绕组上的温度传感器信号反馈至电流发生器的调压装置,以控制输出电流的大小,从而获得试验所需的恒定老化温度。基于该试验平台开展了绕组油纸绝缘加速热老化试验,测试了老化过程中绝缘纸的聚合度变化规律。结果表明,与传统的加速热老化方法相比,该文提出的加速热老化试验方法不但更贴近变压器运行的实际情况,而且可以在同一个容器中,同时实现多个温度下的加速热老化试验,大大节省了老化所需的时间及成本。