變壓器油紙絕緣老化特性分析及機(jī)理研究.pdf

1、電力變壓器作為電網(wǎng)中最重要和最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它運(yùn)行的可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)能否安全、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。導(dǎo)致變壓器發(fā)生事故主要原因多數(shù)是絕緣性故障。油浸式變壓器的油紙絕緣壽命決定了變壓器的使用壽命。研究變壓器油紙絕緣老化的特性及機(jī)理，建立絕緣老化模型，對(duì)于識(shí)別變壓器的絕緣老化程度，預(yù)測(cè)設(shè)備壽命，減少電網(wǎng)事故，提高變壓器運(yùn)行的可靠性，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文選用25號(hào)及45號(hào)純油和油紙，設(shè)計(jì)了變壓器油紙絕緣老化

2、實(shí)驗(yàn)，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求完善了各老化特征參數(shù)的測(cè)量方法，并用這些方法測(cè)取了油和油紙?jiān)?20℃、100℃和80℃三種溫度下進(jìn)行熱老化過(guò)程中的特征參數(shù)，如酸值、體積電阻率、微水含量、粘度、聚合值等，討論了各特征參數(shù)之間的相關(guān)性；用多元線性回歸分析了聚合度與多個(gè)老化參數(shù)間的線性回歸關(guān)系；用GC-900-SD氣相色譜儀按DL/T722-2000標(biāo)準(zhǔn)分析了老化過(guò)程中油中溶解氣體如CO2、CO、氫氣、甲烷、乙烯等老化產(chǎn)物的含量，研究了CO2/CO值與

3、絕緣紙的老化程度的關(guān)系；用ShimadzuLC-10AT高效液相色譜儀和Avatar360傅立葉紅外光譜儀研究了絕緣紙的熱老化；用AccelrysMaterialsStudio4.0分子模擬軟件建立了油紙纖維素的分子模型，用量子化學(xué)分子動(dòng)力學(xué)模塊DMol3/Dynamics模擬了絕緣紙纖維素分子在120℃時(shí)熱老化過(guò)程，并結(jié)合上述研究結(jié)果和有關(guān)化學(xué)知識(shí)，初步探討了絕緣紙的老化機(jī)理。得出的主要結(jié)論如下：
　　 (1)油紙?jiān)诶匣^(guò)程中

4、生成多種物質(zhì)，其中CO、CO2主要是絕緣紙老化裂解產(chǎn)生的，CO2/CO比值和微水含量隨老化時(shí)間的變化趨勢(shì)與絕緣紙的老化階段有密切的關(guān)系，可以考慮用CO2/CO、微水含量變化來(lái)評(píng)估變壓器絕緣紙的老化程度。
　　 (2)一些常規(guī)老化特征參數(shù)與糠醛及聚合度之間的多元回歸模型為：Y=B0+B1x1+B2x2+B3x3+B4x4+B5x5+B6x6。這一模型有助于通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)判斷變壓器絕緣老化的趨勢(shì)和程度，對(duì)絕緣老化注意值增長(zhǎng)明顯的設(shè)備應(yīng)

5、進(jìn)行糠醛試驗(yàn)，以便及時(shí)掌握設(shè)備安全狀況，并制定合理的追蹤試驗(yàn)計(jì)劃，避免可能出現(xiàn)的設(shè)備故障。
　　 (3)有關(guān)老化征參數(shù)之間的相關(guān)性為：體積電阻率隨酸值呈負(fù)指數(shù)關(guān)系：ρv=ae-c/m+b；聚合度與酸值之間呈指數(shù)關(guān)系：DP=Aex/b+c；微水合量與聚合度之間的關(guān)系：DP=A+Bx+Cx2；CO2/CO比值與隨著聚合度的關(guān)系：DP=A+Bx+Cx2。
　　 (4)油和油紙的老化與溫度密切相關(guān)，溫度越高，油和油紙的老化速率越

6、快。相同條件下，油紙各項(xiàng)老化參數(shù)比油的變化快，說(shuō)明油紙老化速率比油快，絕緣紙促進(jìn)了變壓器的絕緣老化。
　　 (5)老化后絕緣紙?jiān)嚇蛹t外光譜顯示，1720cm-1處有醛類吸收峰，2900cm-1處的C-H伸縮振動(dòng)特征吸收峰，老化前后在3500～3300cm-1之間的吸收峰有明顯的變化，可以得到老化過(guò)程中油紙纖維素的分子結(jié)構(gòu)變化的信息，高效液相色譜分析和傅立葉紅外光譜分析都說(shuō)明油紙老化過(guò)程中纖維素發(fā)生裂解產(chǎn)生了糠醛等物質(zhì)。