直流疊加微秒脈沖電場凈化臟污變壓器油的初步研究.pdf

1、變壓器油是電力設(shè)備中重要的絕緣介質(zhì),通常在電力變壓器中起到絕緣和冷卻的作用,其性能好壞直接關(guān)系著變壓器和電力系統(tǒng)能否安全運(yùn)行。長期運(yùn)行的變壓器油會在光、熱、氧、電磁場等各種因素作用下不斷老化,絕緣和冷卻性能不斷下降,威脅電力設(shè)備和系統(tǒng)的安全。傳統(tǒng)的變壓器油凈化方法,如壓力式濾油機(jī)過濾法、真空凈油法等,都能在一定程度上改善老化變壓器油的性能,但也有各自的局限性。本文提出采用直流疊加微秒脈沖電場凈化臟污變壓器油,能有效去除變壓器油中的雜質(zhì),

2、提高凈油的效果和效率。
　　本文首先介紹了變壓器油的老化過程,并在此基礎(chǔ)上分析其老化產(chǎn)物對變壓器油性能的影響。然后分析了電介質(zhì)極化的理論并對電場作用下的油中帶電粒子進(jìn)行了受力分析,分析了直流疊加微秒脈沖電場凈化變壓器油的基本原理。然后通過對變壓器油介電常數(shù)頻率譜的測量和幾種波形的幅頻分析選擇了指數(shù)衰減脈沖作為脈沖電場波形。
　　在確定了所需脈沖波形后,設(shè)計(jì)了基于IGBT串聯(lián)的脈沖形成電路,每3個(gè)IGBT串聯(lián)作為1組開關(guān),根據(jù)

3、設(shè)計(jì)需要對脈沖形成電路的器件進(jìn)行了參數(shù)計(jì)算和選型。針對傳統(tǒng)IGBT驅(qū)動電路進(jìn)行了改進(jìn),采用光纖傳輸驅(qū)動信號,實(shí)現(xiàn)了控制電路與高壓電路的隔離,使用自取電方式對驅(qū)動電路進(jìn)行供電,避免了驅(qū)動電路與供電電源的高壓隔離問題。對IGBT串聯(lián)分壓不均的原因進(jìn)行了分析,并根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況選擇了光分路器和RCD型無源緩沖電路作為動態(tài)均壓措施,計(jì)算了靜、動態(tài)均壓電路各器件的參數(shù),并使用 Pspice軟件進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。根據(jù)凈油實(shí)驗(yàn)的需要設(shè)計(jì)了直流脈沖疊

4、加電路,并通過電路仿真進(jìn)行了驗(yàn)證和優(yōu)化。根據(jù)對變壓器油中粒子的受力分析,確定了凈油所需電場強(qiáng)度和梯度要求,分別對板-板、線-筒結(jié)構(gòu)的電場反應(yīng)器進(jìn)行了電場分布仿真,選擇了帶有集塵體的板-板電場反應(yīng)器作為凈油反應(yīng)器,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了可循環(huán)電場反應(yīng)器。
　　利用研制的直流疊加微秒脈沖電場發(fā)生器和反應(yīng)器,設(shè)計(jì)了試驗(yàn)方案以尋找最優(yōu)凈油參數(shù)組合,并研究疊加電場單一參數(shù)變量對凈油效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,不同凈油參數(shù)組合對臟污變壓器油的性能均