浅析油浸变压器运行温度对其油纸绝缘的影响

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浅析影响变压器油纸绝缘老化的因素

浅析影响变压器油纸绝缘老化的因素

浅析影响变压器油纸绝缘老化的因素摘要:变压器是电力系统中不可或缺的设备,其绝缘状况直接影响着电力系统的稳定运行。

变压器油纸绝缘系统是目前应用广泛的一种绝缘体系,但随着使用年限的增加,油纸绝缘老化加剧,会导致绝缘电阻降低、介质损耗增加等问题,影响变压器的安全运行。

本文从原因入手,结合实际情况,分析了影响变压器油纸绝缘老化的因素,并提出了相应的防范措施。

关键词:变压器;油纸绝缘;老化;因素;防范措施正文:一、电压应力电压应力是指变压器绕组各部分所受到的电场强度,是导致绝缘老化的主要因素之一。

电压应力高会使油纸绝缘系统受到额外的损伤,导致老化加剧。

因此,应注意在选用变压器时,要合理选择电压等级。

二、温度温度也会对油纸绝缘系统产生一定的影响。

长期处于高温状态下,油纸绝缘会发生脱水、氧化、裂化等现象,导致老化进一步加剧。

因此,在使用变压器时应严格控制工作温度,做好散热工作。

三、湿度油纸绝缘系统还受到环境湿度的影响。

湿度高会使油纸绝缘吸水,影响介质性能,导致老化加剧。

因此,在存放和使用变压器时,要注意环境湿度的控制,避免绝缘浸水。

四、氧化油在变压器中承担着多种功能,其中最重要的一个是绝缘介质。

如果油中存在氧气,会将氧化物质引入变压器中,发生绝缘老化。

因此,在生产过程中,应注意排除杂质,保证变压器中油的纯度。

五、运行状态运行状态也是影响变压器油纸绝缘老化的重要因素。

长期过负荷、过载、急停等情况都会对变压器造成一定程度的损伤,导致绝缘老化。

因此,在运用变压器时,应遵循使用规程,防止出现问题。

综上所述,针对变压器油纸绝缘老化的原因,我们可以做到防患于未然。

要从选择适当的电压等级、控制温度、控制湿度、确保纯净油品、规范操作等方面采取相应的防范措施,保证变压器的安全运行,为电力系统的稳定运行提供保证。

油纸绝缘系统作为变压器中应用广泛的一种绝缘体系,主要由绝缘纸、油、绝缘漆等组成。

在长期使用中,油纸绝缘系统会发生老化,这种老化有时是不可避免的,但我们可以通过采取一系列的有效措施来推迟这个过程。

温度对油纸绝缘空间电荷消散特性的影响

温度对油纸绝缘空间电荷消散特性的影响

温度对油纸绝缘空间电荷消散特性的影响周远翔;黄欣;黄猛;孟德望;刘心曲;曾向君【摘要】换流变压器的出厂试验中,残留在电介质中的空间电荷将会影响绝缘试验.通过研究油纸绝缘中空间电荷的消散特性,可以为换流变压器出厂试验项目程序和时间间隔控制提供理论和试验依据,进而提出合理的试验方案.本文通过电声脉冲法和三电极法测量不同温度条件下的油浸纸试品,观察温度对油浸纸试品直流空间电荷消散特性的影响,并分析提取空间电荷总量、最大正向场强、油浸纸体积电导率等特征量.研究得到了油纸绝缘的活化能为0.48 eV.随着温度升高,油纸绝缘不仅在去极化过程中空间电荷消散速度加快,在极化过程中其积聚总量也增加.去极化的初始阶段,最大正向场强出现的位置靠近阳极,随着去极化时间的延长,最大正向场强出现区域逐渐向阴极扩展.同样温度下,去极化过程中,电流达到稳定值的时间小于空间电荷总量消散达到稳定值的时间.在工厂试验和运行过程中,为避免空间电荷畸变电场造成对绝缘的损伤,去极化过程或极性反转时间间隔按照空间电荷总量消散达到稳定值的时间计算,不低于38 min.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2018(037)007【总页数】8页(P1-8)【关键词】空间电荷;油纸绝缘;电荷消散;温度;电声脉冲法【作者】周远翔;黄欣;黄猛;孟德望;刘心曲;曾向君【作者单位】电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,清华大学电机系,北京100084;电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,清华大学电机系,北京100084;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,清华大学电机系,北京100084;电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,清华大学电机系,北京100084;南方电网科学研究院,广东广州510080【正文语种】中文【中图分类】TM855;TM2151 引言目前,我国已经初步建成了覆盖全国范围的“三纵三横一环网”,在高压输电领域形成交直流输电共同发展的局面[1]。

浅析温度过低对变压器油的影响

浅析温度过低对变压器油的影响

浅析温度过低对变压器油的影响摘要:本文浅析低温对变压器油的影响,并结合我站实际情况,对变压器油温较低会否带来安全问题进行初步探讨。

关键词:变压器油;低温;运动粘度;含水量1 概述长期以来,对变压器安全运行,人们一直关注的是变压器的高温环境及温升限值,对承担变压器散热作用的变压器油的温度控制高度重视,在各种规程和相关技术资料中,对油温的高温及温升限值都进行了严格、明确的要求,实际运行中也对其降温散热作为重点工作给予高度重视,务必要保证其冷却系统运行良好。

但是对变压器油的低温限制却未过多提及,那么油温过低是不是就对变压器油没有影响呢,是否变压器油的运行温度控制得越低,对变压器就越好呢,答案是否定的,变压器油温低到一定程度对油的运动粘度、含水量是有影响的。

2 低温对变压器油的影响及防范措施2.1 温度对变压器油运动粘度的影响变压器油除了起绝缘作用外,还起着散热的作用,是传递热量的介质。

变压器油在变压器中是循环流动的,任何流体都具有粘性,不同温度下流体与其粘度的比就是运动粘度。

运动粘度过小,流速过高,油流与绝缘材料磨擦产生静电电压越高,油流带电可使变压器电场产生畸变,使工作安全性降低;运动粘度过大,流动性差,热传导慢,影响散热,当温度降到油的凝固点时,就会失去循环对流和传热能力,影响散热和油泵的启动。

2.2 温度对变压器油含水量的影响无论采取什么措施,都不可能彻底完全的去除变压器中的水分。

水分对绝缘介质的电气性能和理化性能都有极大的危害,它会降低油品的击穿电压、增加介质损耗因数、还能促进有机酸对铜、铁等金属的腐蚀、催化油的氧化等。

变压器中的水分主要存在于变压器油和绝缘材料中,在变压器油中,水分主要以溶解水、悬浮水、沉积水三种形态存在。

在一般情况下,变压器运行时,油温升高,油中含水量增加而绝缘材料中含水量降低,即绝缘材料中的水分向油中扩散,此时水以溶解水的状态存在于油中;如果水在油中达到饱和溶解度后,油温降低,扩散方向相反,但水分从绝缘油当中再流回到绝缘材料的可逆变化虽然存在,然而其速度却会相当缓慢。

温度对油、纸介电参数及复合电场分布的影响

温度对油、纸介电参数及复合电场分布的影响

温度对油、纸介电参数及复合电场分布的影响作者:张秋也朱学成高自伟池明赫陈庆国魏新劳来源:《哈尔滨理工大学学报》2015年第06期摘要:为研究极限运行温度(-40~100℃)内温度对换流变压器油纸复合绝缘电场分布的影响,在不同温度下对浸油纸板和变压器油的电阻率及相对介电常数进行了测试,并通过公式推导来研究复合电场下温度对油纸绝缘电场分布的影响。

试验结果表明,温度对浸油纸板和变压器油相对介电常数的影响较小,且两者的比值随温度变化也较小;但温度对浸油纸板和变压器油电阻率的影响较大,虽然两者的电阻率总体上随温度的升高都呈下降趋势,但两者下降的速度不同,从而造成不同温度下两者电阻率比值的差异显著。

由计算结果可知,温度对复合电压作用下油和纸电场分布有显著影响,油中的最大场强出现在高温和交流电压作用的条件下,而纸板中的最大场强出现在低温和直流电压作用的条件下。

关键词:油纸绝缘;复合电场;温度;绝缘电阻率;相对介电常数;电场分布中图分类号:TM85 文献标志码:A 文章编号:1007-2683(2015)06-0059-060 引言随着我国远距离、特高压直流输电线路的投运,直流输电工程的优越性逐渐显露出来。

作为直流输电系统的核心设备,换流变压器的可靠性直接影响电网安全稳定的运行。

换流变压器与传统电力变压器相比,其阀侧主绝缘除了承受交流电压、雷电冲击电压和操作过电压以外,还承受直流电压、交直流叠加电压和极性反转电压的作用。

国内外学者针对换流变压器油纸绝缘在复合电压下的电场分布进行了大量的研究,日本学者E.Takahashi等人的研究结果表明:非线性条件下电场分布明显不同于线性条件下结果;交直流叠加起始局放电压与直流电压分量无关。

华北电力大学的李琳等人得出结论:媒质的非线性和各向异性会降低油隙中的场强;同时也可能会在局部产生较大场强。

哈尔滨理工大学的池明赫等人的研究表明:变压器油及油浸纸板的介电参数受水分和温度的影响,进而影响油纸绝缘结构再复合电压下的电场分布。

高温对变压器绝缘材料的影响及其改进措施

高温对变压器绝缘材料的影响及其改进措施

高温对变压器绝缘材料的影响及其改进措施随着夏季的来临,高温成为一个常见的问题,而变压器作为电力系统中必不可少的设备之一,也面临着高温带来的影响。

本文将重点讨论高温对变压器绝缘材料的影响以及改进措施。

高温对变压器绝缘材料的影响主要表现在两个方面:热老化和热氧化。

首先,热老化是指材料在高温下长时间使用后,其物理和化学性能发生变化。

高温会使绝缘材料中的分子链裂解、交联变差,导致材料的强度、硬度和弹性模量降低,绝缘性能下降。

其次,热氧化是指材料在高温氧气环境中,氧气分子与材料中的有机物发生反应,进而破坏材料的结构。

这种破坏会导致材料的颜色变化、质地变硬、甚至发生溶解。

针对以上问题,可以采取以下改进措施来应对高温对变压器绝缘材料的影响。

首先,选择合适的绝缘材料。

在现代变压器中,常用的绝缘材料包括酚醛树脂、环氧树脂等有机材料,以及绝缘油。

这些材料在一定温度下具有较好的绝缘性能和耐热性能。

通过合理选择绝缘材料的种类和配比,可以提高变压器在高温环境下的工作能力。

其次,加强变压器的散热系统。

高温对变压器的影响主要是由于变压器内部产生的热量无法及时散发出去。

因此,加强变压器的散热系统,提高散热效率是防止高温影响变压器绝缘材料的有效手段。

可以采用散热风扇、散热片、散热油等方式来增加变压器的散热面积和散热效果,从而降低变压器的工作温度。

另外,定期检查和维护变压器。

变压器绝缘材料的老化是一个渐进的过程,定期检查和维护变压器可以及时发现问题并采取相应的措施。

例如,可以对绝缘材料进行局部更换,对老化的绝缘油进行过滤和更换等。

这些措施可以修复材料的性能,延长变压器的使用寿命。

除了以上改进措施,还可以利用新的绝缘材料技术来提高变压器的抗高温能力。

例如,可以引入纳米材料、复合材料等新型绝缘材料,这些材料具有更高的绝缘性能和耐热性能。

此外,可以通过改变材料的结构和添加特殊添加剂来改善绝缘材料的抗高温性能。

这些新技术和新材料的使用将为变压器的设计和制造带来更大的发展空间。

温度对油纸绝缘沿面放电发展过程的影响

温度对油纸绝缘沿面放电发展过程的影响

高电压技术 第36卷第4期2010年4月30日High Voltage Engineering ,Vol.36,No.4,Apr.30,2010温度对油纸绝缘沿面放电发展过程的影响王 辉1,李成榕1,贺惠民2,李光茂1,岳华山1,薛 阳1,唐志国1(1.华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室,北京102206;2.华北电力科学研究院,北京100045)摘 要:为了研究温度对油纸绝缘沿面放电发展过程的影响,构建了一个模拟变压器沿面放电的试验平台,其中包括沿面放电模型、变压器内部环境模拟系统和局部放电检测系统。

在此试验平台上,模拟了变压器内部60、90、100°C 温度,采用逐步升压法来加速沿面放电的发展。

使用常规脉冲电流(CIC )测量方法检测局部放电的信息,采用照相方法记录沿面放电在纸板上产生的炭化痕迹,观测了3个温度下油纸绝缘系统中沿面放电的发生、发展、直至沿面闪络的过程和现象。

结果表明:随着油温的升高,沿面放电模型的局部放电起始电压和闪络电压在不断降低;高油温下,沿面放电对纸板的破坏程度更加严重。

这些结果为评价温度对油纸绝缘沿面放电的影响提供了依据。

关键词:变压器;油纸绝缘;温度;常规脉冲电流;严重程度;沿面放电中图分类号:TM726;TM644文献标志码:A 文章编号:100326520(2010)0420884207基金资助项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)(2009CB724508)。

Project Supported by National Basic Research Program of China (973Program )(2009CB724508).Influence of T emperature on Developing Processes of SurfaceDischarges in Oil 2paper InsulationWAN G Hui 1,L I Cheng 2rong1,H E Hui 2min 2,L I Guang 2mao 1,YU E Hua 2shan 1,XU E Yang 1,TAN G Zhi 2guo 1(1.Beijing Key Laboratory of High Voltage &EMC ,Nort h China Electric Power University ,Beijing 102206,China ;2.Nort h China Elect ric Power Research Instit ute ,Beijing 100045,China )Abstract :In order to study the influence of temperature on the developing processes of surface discharges in oil 2paper insulation ,a discharge test assembly was established to simulate the surface discharges in transformers ,which con 2sisted of a surface discharge model ,a test rig and a PD detect complex.Long 2term laboratory tests under 60°C ,90°C and 100°C were conducted to observe the entire evaluation process of surface partial discharges f rom its inception to the eventual occurrence of flashover ,using boosting voltage application.PD was detected by conventional impulse current (CIC )signals.Phenomena and features of surface discharges at different developing stages were observed and captured by a camera.The experimental results show that ,(a )as the oil temperature increases ,the PD incep 2tion voltage and flashover voltage gradually descend ;(b )the destruction to pressboard is much serious under high temperature.These features could be used as criteria to infer different evolutionary stages of surface discharges un 2der different temperatures.K ey w ords :transformer ;oil 2paper insulation ;temperature ;CIC ;severity ;surface partial discharge0 引言电力变压器是电力系统核心设备,它的健康状况直接关系到整个电网的运行安全。

浅析油浸变压器运行温度对其油纸绝缘的影响

浅析油浸变压器运行温度对其油纸绝缘的影响

浅析油浸变压器运行温度对其油纸绝缘的影响摘要:油浸变压器的寿命取决于其油纸绝缘的绝缘性能,本文浅析油浸变压器运行温度对变压器油中水分的含量及由水分引起的一些列物理化学反应的影响,最终定性得出变压器运行温度通过对水分的影响,而导致影响油纸绝缘绝缘性能的结论。

关键词:变压器;油纸绝缘;水分;运行温度1.引言大型发电厂,大容量高电压等级的主变压器、厂用变压器、启备用及联络变压器,作为发电生产的核心主设备,在运行、维护、检修等一些列工作当中倍受重视。

而对于电气主设备,油纸绝缘作为这些大型变压器主绝缘,很大程度决定了变压器运行的可靠性,所以油纸绝缘结构的电气绝缘性能自然成为了重点关注对象。

但是,长期以来,人们一直关注的是油浸变压器油纸绝缘在高温环境下的绝缘特性,例如书上最常见的8℃法则、变压器长层油温运行中不超过85℃等等,实际使用当中,变压器主要保护也多针对其过热来进行整定。

所以,在变压器运行当中,其降温散热成为了重点工作给予高度重视,务必要保证其冷却器运行良好。

但是,另一方面来讲,是否变压器的运行温度控制得越低,对变压器就越好,油纸绝缘的寿命就越长呢?2.温度对变压器油中水分含量的影响2.1变压器中水分的来源不可否认,油纸绝缘的变压器中一定是有水的。

即使崭新的变压器,无论制造工艺多么精良,始终无法彻底完全的去除水分。

不仅有水,而且水的含量还十分可观。

可以大致估算:一台大型的油纸绝缘变压器大致可包含十几吨绝缘纸和三十几吨油,绝缘纸的含水量一般在2%左右,即使最优质的绝缘纸其含水量也不会低于5‰,油中的水按1g/kg计算可知,此油纸绝缘的变压器绝缘纸部分含水上百公斤,绝缘油部分含水也有几十公斤。

由于绝缘纸是具有较强吸湿行材料,所以绝缘纸在生产制造过程中干燥处理不良或在装配、运输或贮存时维护不当,造成绝缘纸吸潮、受潮等情况都会使绝缘纸中含有大量水分,并且受气相干燥技术瓶颈制约,变压器绝缘纸中也必然会含有水分。

温度对油纸绝缘介电响应特性的影响

温度对油纸绝缘介电响应特性的影响

温度对油纸绝缘介电响应特性的影响王世强;魏建林;张冠军;杨双锁;董明;刘孝为;霍大渭【摘要】为了研究温度对变压器油纸绝缘介电响应测量结果的影响,以更准确地评估纸板微水含量和老化状态,设计了在不同温度下对变压器油浸绝缘纸板试品分别进行时域回复电压(RV)和频域谱(FDS)测量的实验,比较不同温度下油纸绝缘RV极化谱特征参数以及介质损耗因数tanS,复电容实部c’、虚部c”的频域谱曲线变化,分析变化趋势及原因,研究温度对介电响应方法评估绝缘纸板微水含量及其老化状态的影响。

结果显示,随着温度的升高,试品RV极化谱曲线峰值向较短充电时间方向偏移,峰值时间和峰值电压均减小;试品tan6和c”频域谱曲线向高频方向偏移,最小值略微增大;C’变大,在较低频率尤其明显。

因此,在用介电响应法评估纸板微水含量及老化状态必须考虑温度影响,否则将导致评估结果失实。

%To investigate temperature effect on dielectric response measurement results of transformer oil-paper insulation, and for more accurate assessment of insulation condition and moisture content in pressboard, the time-domain return voltage (RV) and frequency domain spectroscopy (FDS) experiments are designed and performed on oil-impregnated pressboard at different temperatures. The variations of characteristic parameters of RV spectra and FDS curves of the dissipation factor tanS, real capacitance C' and imaginary capacitance C" at different temperatures are compared. The changing trends and reason are analyzed. Temperature influences on evaluating moisture content and aging status with dielectric response measurements results are investigated. The results show that, with temperature increasing, the peakof RV spectrum curve shifts to shorter charging time, and peak values of both charging time and voltage decrease, tan~, C" curves shift to higher frequency, while the minimum values of tand and C" increase slightly. C'increases, especially in lower frequency range. It is revealed that, temperature effect on test results should be considered for evaluating moisture content and aging condition of pressboard. Otherwise, it will lead to a wrong aging judgment for on-site transformer solid insulation.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2012(027)005【总页数】6页(P50-55)【关键词】温度;油纸绝缘;介电响应;微水含量;老化状态【作者】王世强;魏建林;张冠军;杨双锁;董明;刘孝为;霍大渭【作者单位】西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;陕西电力科学研究院,西安710054;陕西电力科学研究院,西安710054【正文语种】中文【中图分类】TM8551 引言变压器尤其是大型油浸式电力变压器的运行可靠性直接关系电力系统的安全稳定,据统计,变压器的运行事故主要由其绝缘系统故障造成。

油浸式变压器绝缘纸电气性能的影响因素研究

油浸式变压器绝缘纸电气性能的影响因素研究

油浸式变压器绝缘纸电气性能的影响因素研究摘要:“十二五”期间,国家电网用在电网建设的资金约为2.55万亿元,与“十一五”期间投资额相比,同比提升了68%,而用于特高压电网的投资金额就有五千亿元。

像我国特高压、高铁技术在国际上有明显优势,但绝缘技术的特高压绝缘纸仍依赖进口,要实现特高压绝缘纸的国产化,还需继续加大研发力度,十三五期间,特高压仍是国家重点科研课题,所以,深入对变压器绝缘纸电气性能影响因素的研究对于提升我国特高压变压器用绝缘纸产品的制造技术和质量水平,缩小同国外绝缘纸性能上的差距,实现国产化具有重要意义。

关键词:油浸式变压器;绝缘纸;电气性能;影响因素1油浸式变压器概述油浸式变压器的绝缘系统由内绝缘和外绝缘组成,内绝缘不受大气和其他外部条件的影响,主要是指在变压器内部的绝缘部分,包括固体、液体、气体绝缘,内绝缘又可细分为主绝缘和纵绝缘,主绝缘是以绝缘纸板和绝缘油组成,这种油纸绝缘系统能够起到屏障、限制漏电电流的作用,还能提高耐电强度,纵绝缘是指不同绕段间、层间和匝间的绝缘,由导线上的绝缘纸带和油道以及油道中放置在导体和接地体间的绝缘。

外绝缘是指套管上部对地和彼此之间的绝缘,主要利用油箱以外空气。

绝缘油和绝缘纸使用一段时间之后都会老化,在变压器运行期间,绝缘油是流动性的液体,具有冷却、绝缘以及灭弧的作用,老化之后,通过滤油的方式或者更换新油来替换老化绝缘油从而避免因绝缘油老化带来的的危害。

绝缘纸是固体材料,通过缠绕的方式在各绕组上起到绝缘电场作用,绝缘纸老化后无法在变压器运行过程中是进行更换的,老化部位能够承受电压会大大下降,超过了油浸绝缘纸绝缘系统的耐受电压,就会发生绝缘击穿事故,所以绝缘纸较绝缘油对变压器的影响更大。

2绝缘纸浆纯化工艺概述在油浸式变压器中,油纸绝缘结构是最为常用的主绝缘,其可靠性直接关系到电网的安全与稳定。

目前各国输变电设备的发展方向是一致的:提高变压器电压等级与容量和可靠性,发展低损耗变压器,降低单位容量价格。

油浸式变压器绝缘纸电气性能的影响因素研究

油浸式变压器绝缘纸电气性能的影响因素研究

油浸式变压器绝缘纸电气性能的影响因素研究油浸式变压器是电力系统中常用的重要设备,其正常运行依赖于绝缘纸的良好电气性能。

绝缘纸作为变压器的重要绝缘材料,主要承担着绝缘和保护导体免受潮气和杂质侵害的作用。

因此,研究绝缘纸的电气性能对保障变压器的正常运行和延长使用寿命具有重要意义。

绝缘纸的电气性能主要包括介电常数、介质损耗、绝缘电阻和击穿电压等。

影响这些电气性能的因素可以分为原材料、制造工艺和运行环境三个方面。

首先,原材料的影响是决定绝缘纸电气性能的基础。

绝缘纸的原材料一般由纯天然纤维制成,如木浆、棉浆等。

绝缘纸的纤维成分、纤维长度和纤维间的结合强度都会对电气性能产生影响。

较长的纤维长度可以提高纸张的拉伸性能和绝缘能力,而较高的纤维结合强度可以提高纸张的耐蚀性和绝缘强度。

其次,制造工艺会对绝缘纸的电气性能产生重要影响。

绝缘纸的制造过程包括湿法造纸和干燥两个阶段。

在湿法造纸过程中,纤维会与水和其他辅助材料一起形成纸浆,然后通过过滤、压榨、干燥等工艺完成纸张的制造。

制造工艺中的温度、湿度等参数会影响绝缘纸的厚度、纤维的排列以及纤维之间的结合情况,从而对绝缘纸的电气性能产生影响。

最后,运行环境对绝缘纸的电气性能也具有重要影响。

变压器在使用过程中,会受到温度、湿度、污染物和电场等因素的影响。

高温会导致纸张老化和降解,降低其绝缘能力;湿度会使纸张吸湿,导致绝缘性能下降;污染物会在绝缘纸表面形成导电膜,增加绝缘纸的损耗;电场会使绝缘纸产生电场应力,加速绝缘击穿。

因此,优化变压器的运行环境,对保证绝缘纸的良好电气性能是至关重要的。

综上所述,油浸式变压器绝缘纸的电气性能受到原材料、制造工艺和运行环境等多个因素的影响。

通过合理选择原材料、优化制造工艺和改善运行环境,可以提高绝缘纸的电气性能,延长变压器的使用寿命,确保电力系统的可靠运行。

因此,需要在实践中加强绝缘纸电气性能的研究,以适应电力系统高效、安全、可靠的发展需要。

温度对直流电压下油纸绝缘空间电荷特性的影响

温度对直流电压下油纸绝缘空间电荷特性的影响

温度对直流电压下油纸绝缘空间电荷特性的影响周亦君【摘要】油纸绝缘是直流输电设备的主要绝缘材料,其空间电荷特性变化会引起局部电场发生畸变,从而影响材料的介电强度,降低直流输电设备的运行可靠性和稳定性.使用电声脉冲法( PEA)测量装置,分析油纸绝缘中空间电荷的注入、迁移、消散规律,搭建试验平台,通过升压试验获得试品空间电荷注入的参考电压,然后对试品加3 kV的直流电压,分别在15℃、30℃、50℃温度下对油纸介质的空间电荷的特性进行分析.试验结果证明:在不同条件下发生空间电荷的注入,温度会对去压时空间电荷的消散产生很大的影响;温度会影响油纸绝缘介质内电场的大小和分布,使空间电荷严重畸变电场,引起绝缘的进一步破坏.【期刊名称】《内蒙古电力技术》【年(卷),期】2012(030)004【总页数】5页(P30-34)【关键词】油纸绝缘;电声脉冲法;温度;绝缘介质;空间电荷【作者】周亦君【作者单位】包头供电局,内蒙古包头014030【正文语种】中文0 引言高压直流输电技术的发展对直流输电系统中的电力设备提出了更高的要求。

其中,油纸绝缘是高压直流输电系统中许多重要设备的主要绝缘材料[1-3]。

在直流电场的作用下,固体绝缘的表面会积聚空间电荷,在极性反转及电压突变时容易造成设备绝缘的损坏。

极性反转时电压会导致设备中产生较大的应力,称为极性反转效应,产生该效应的直接原因就是空间电荷在绝缘介质中的积累[4-5]。

本文采用电声脉冲法(PEA)研究油纸绝缘介质的空间电荷特性,研究内容主要包括两方面:根据试验要求搭建试验平台,编写数据处理程序;使用变压器纤维素纸,分别在15℃、30℃、50℃温度下测量试品内空间电荷的分布,分析温度对油纸绝缘介质中空间电荷特性的影响规律。

1 试验平台搭建及试验流程1.1 空间电荷测量方法PEA是一种普遍的空间电荷测量方法。

其测量装置的基本原理如图1所示。

图1 PEA测量装置原理PEA基于库仑力定律原理,在试品上施加窄脉宽高压电脉冲,试品中的空间电荷在此脉冲的作用下会产生压力波脉冲,该压力波脉冲与试品中的空间电荷的体密度分布是相关的,此时从另一侧电极的压电传感器中采集和测量压力波脉冲,就可以得到试品内部空间电荷的分布信息[6]。

电力变压器油纸绝缘热老化现象的研究

电力变压器油纸绝缘热老化现象的研究

电力变压器油纸绝缘热老化现象的研究作者:张文吉来源:《科技与创新》2016年第06期摘要:油纸绝缘是电力变压器内部绝缘的主要形式。

分析了电力变压器油纸绝缘的热老化现象,阐述了影响油纸绝缘热老化现象的各类因素,总结了油纸绝缘热老化现象的电气特征量,讨论了电力变压器油纸绝缘热老化现象的机理,以期通过油纸绝缘的热老化程度有效判断电力变压器的故障部位,从而保证电网的安全运行。

关键词:电力变压器;油纸绝缘;热老化现象;电气特征量中图分类号:TM855 文献标识码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2016.06.126电力变压器是变配电的核心装置,也是电网运行中最关键的设备之一,其稳定性直接影响着电网的安全运行。

油纸绝缘是电力变压器内部绝缘的主要形式。

如果油纸绝缘出现热老化现象,则会导致电力变压器发生故障,缩短电力变压器的使用寿命,进而对整个电网的安全运行造成影响。

因此,本文对电力变压器油纸绝缘的热老化现象进行了研究,以期为相关单位查找电力变压器的运行故障提供帮助,避免引发更大的电力故障。

1 电力变压器油纸绝缘的热老化机理1.1 绝缘油的老化机理电力变压器的绝缘油主要由烷烃、环烷烃等碳氢化合物组成。

该物质在电弧和局部过热的情况下,会出现碳氢键断裂或碳碳键断裂的现象,断裂的碳原子和氢原子通过复杂的化学反应会重新组合在一起,形成氢气或低分子的烃气。

这种现象会随着过热时间的推移形成大量的碳氢聚合物,进而造成绝缘油热老化。

1.2 绝缘纸的老化机理绝缘纸的主要成分为纤维素,变压器绝缘纸的热老化是指纤维素出现了降解现象。

绝缘纸的老化方式有3种:①水解老化。

绝缘纸接触到的水分越多,纤维素的水解速度就越快,进而导致绝缘纸老化。

②如果变压器的温度过高,则会导致纤维素中的糖键断裂,出现纤维素解体的现象,进而造成绝缘纸热老化。

③氧化作用会使纤维素末端的游离羧基出现氧化还原反应,导致羧基状态不稳定,出现水解现象,最终造成绝缘纸老化。

浅析影响变压器油纸绝缘老化的因素

浅析影响变压器油纸绝缘老化的因素

浅析影响变压器油纸绝缘老化的因素胡章勇【摘要】在整个电力系统中,变压器发挥着重要的作用,因此必须要提高变压器运行的稳定性.但在变压器运行过程中比较容易出现油纸绝缘老化的现象,影响其运行的效率.鉴于此,进行有关变压器油纸绝缘老化影响因素的研究十分必要.【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2016(000)020【总页数】2页(P29,50)【关键词】变压器;油纸;绝缘【作者】胡章勇【作者单位】国网山东省电力公司鄄城县供电公司【正文语种】中文现代社会的发展离不开电能的支持,而社会的发展又促进了电力行业的发展。

在这种情况下,电力行业成为影响我国国民经济发展的重要产业之一。

近些年来,我国电力行业发展的速度比较快,电网建设的规模也在逐渐增大,为人们的生活提供了便利条件。

但与此同时,人们对电力系统的依赖性变得越来越大。

一旦电力系统在运行过程中出现问题,不仅会严重影响到人们的正常生活,同时还将造成不可挽回的损失。

在这种情况下,必须要确保电力系统运行的稳定性。

电力系统是由众多元件、设备组成的,影响其运行稳定性的因素也是比较多的。

变压器是整个电力系统中的核心设备,其运行的状态将会直接影响到电力系统的工作情况。

但就目前的调查情况来看,我国大多数的变压器使用时间都已经超过了二十年,油纸绝缘老化的现象是比较严重的。

在这种情况下,变压器在运行过程中出现故障的可能性是非常大的[1]。

鉴于此,为了确保电力系统运行的稳定性,必须要对变压器油纸绝缘老化的影响因素进行分析和研究,合理控制变压器油纸绝缘老化现象。

变压器油纸绝缘老化可以分成两种类型,一种是变压器油绝缘的老化,另一种是绝缘纸的老化[2]。

下面将具体分析一下其绝缘老化的机理。

首先,分析变压器油绝缘老化的机理。

变压器油是一种混合物,其中含有各种类型的碳氢化合物。

在正常情况下,这些碳氢化合物是不会进行热分解反应的。

但如果变压器内部的环境条件发生了变化,例如温度变化、氧气增加等,则变压器油是会进行热分解反应的。

油浸式变压器的寿命与绝缘老化

油浸式变压器的寿命与绝缘老化

油浸式变压器的寿命与绝缘老化油浸式变压器在额定负载下能长期运行的时间,称变压器的寿命。

众所周知,组成变压器的材料有金属材料和绝缘材料两大类,虽然金属材料能耐住较高的温度不致损坏,可是当温度超过某一定值后,绝缘材料将很快的损坏。

在某些高温下,线圈的绝缘在几秒钟内就会烧毁。

所以时间和温度是影响变压器寿命的主要因素。

绝缘材料在长期的温度和电场作用下,会逐渐失去原有的机械性能,这种渐变的过程称为绝缘的老化。

经许多试验证明,对于绝缘材料的电气强度来说,在材料的纤维组织还没有失去机械强度的时候,绝缘强度是不会降低的。

甚至完全失去弹性的纤维绝缘,只要没有机械损伤,照样会有相当高的电气强度。

但是已经老化了的绝缘材料,显得十分干燥而脆弱,在变压器运行时产生的电磁振动和电动力的作用下,很容易损坏。

由此可见,判断绝缘材料的老化程度不能单由电气强度出发,而应由其机械强度的降低情况来决定。

不同种类的绝缘材料,所允许的最高工作温度也不同,一般油浸电缆纸或纸板的最高工作温度为105度,而云母、石棉、玻璃等为基础的绝缘材料,最高工作温度可达130度。

为了区别绝缘材料的耐热性能,把它分为若干绝缘等级.显然,油浸变压器是属于A级绝缘等级。

国家标准GB1094-71中规定的线圈温升65度和最高环境温度40度,是由A级绝缘等级为基础提出的。

65+40=105度,这是变压器线圈的极限工作温度。

但从变压器寿命的全部时间来看,因环境温度一般均低于40度,所以变压器线圈实际工布在105度的时间内是很少的,每年仅在七、八月份的某些日子里的一天中出现几个小时。

出现这种情况时,不应当限制变压器的额定负载,因为温度105度在较短的时间内对线圈的绝缘是没有直接危险的。

油浸式变压器的寿命是由绝缘材料老化程度决定的,而绝缘材料的老化程度主要取决于下列因素:(1)导线的温度。

这里不仅要考虑空气的最高温度和日平均温度,而且也要考虑年平均沮度。

(2)导线绝缘材料的含潮率。

变压器绝缘故障的原因

变压器绝缘故障的原因
温度不同时,使纤维素解环、断链并伴随气体产生的程度有所不同。在一定温度下,CO和CO2的产生速度恒定,即油中CO和C02气体含量随时间呈线性关系。在温度不断升高时,CO和CO2的产生速率往往呈指数规律增大。因此,油中CO和CO2的含量与绝缘纸热老化有着直接的关系,并可将含量变化作为密封变压器中纸层有无异常的判据之一。变压器的寿命取决于绝缘的老化程度,而绝缘的老化又取决于运行的温度。如油浸变压器在额定负载下,绕组平均温升为65℃,最热点温升为78℃,若平均环境温度为20C,则最热点温度为98℃;在这个温度下,变压器可运行20—30年,若变压器超载运行,温度升高,促使寿命缩短。国际电工委员会(1EC)认为A级绝缘的变压器在80~140C温度范围内,温度每增加6℃,变压器绝缘有效寿命降低的速度就会增加一倍,这就是6℃法则,说明对热的限制已比过去认可的8℃法则更为严格。母线加工机
(2)湿度的影响。水分的存在将加速纸纤维素降解。因此,CO和叫的产生与纤维素材料的含水量也有关。当湿度一定时,含水量越高,分解出的CO2越多。反之,含水量越低,分解出的CO就越多。绝缘油中的微量水分是影响绝缘特性的重要因素之一。绝缘油中微量水分的存在,对绝缘介质的电气性能与理化性能都有极大的危害,水分可导致绝缘油的火花放电电压降低,介质损耗因数tg8增大,促进绝缘油老化,绝缘性能劣化。而设备受潮,不仅导致电力设备的运行可靠性和寿命降低,更可能导致设备损坏甚至危及人身安全。 湿度、油保护方式和过电压影响等。
(1)温度的影响。电力变压器为油、纸绝缘,在不同温度下油、纸中含水量有着不同的平衡关系曲线。一般情况下,温度升高,纸内水分要向泊中析出;反之,则纸要吸收油中水分。因此,当温度较高时,变压器内绝缘油的微水含量较大;反之,微水含量就小。
(3)油保护方式的影响。变压器油中氧的作用会加速绝缘分解反应,而含氧量与油保护方式有关。另外,池保护方式不同,使CO和CO2在油中解和扩散状况不同。如CO的溶解小,使开放式变压器CO易扩散至油面空间,

温度对油纸绝缘结构的击穿特性影响的研究

温度对油纸绝缘结构的击穿特性影响的研究

p a p e r s t uc r t u r e i s mo r e a n d c o mp l i c a t e d, i t h a s r e g u l a i r t y . T h e e l e c t ic r b r e a k d o w n i n o i l p a p e r i n s u l a —
温 度对 油 纸 绝 缘 结 构 的击 穿特 性 影 响 的研 究
朱晓伟 , 梁榕 珊
( 广东 电网公 0 0 )

要: 本 文为 了研 究油纸 复合 绝缘在 不 同电压作 用 下的 电场分布 , 建 立 了简化 的油 纸绝缘 结
构模 型 , 利 用有 限元 分析 法对 电场分 布进 行分析 , 总结 油纸 复合绝 缘在 不 同电压作 用下 的电场
分 布规律 及 影响 因素 , 对在 不 同温度及 多种试验 电压 形 式 下 油纸 绝缘 结 构 的 击 穿特 性进 行 试 验 。结果表 明虽然影 响 油纸结 构 击 穿特 性 的 因素 较 多 , 比较 复 杂 , 但也 有 一定 的规律 性 。油纸 绝缘 结构 的击 穿 问题 是 变压 器故 障的主要 原 因, 该研 究可 为 变压 器 的 绝缘 设 计制 造 提供 理论
d i f f e r e n t v o h a g e s , a s i mp l i i f e d i n s u l a t i o n s t r u c t u r e mo d e l o f o i l p a p e r i s e s t a b l i s h e d, a n d t h e e l e c t i r c a l
ZHU Xi a o we i , LI ANG Ro n g s h a n

浅析油浸式变压器铁芯夹件绝缘降低

浅析油浸式变压器铁芯夹件绝缘降低
面会 造成 铁芯 局部 短路 过热 , 严 重 时会造 成铁 芯局 部烧 损 , 酿 成更 换 铁 芯硅 钢 片 的重 大故 障 ; 另一方面由
于铁 芯 的正常 接地 线产 生环流 , 引起 变压 器局 部过 热 , 也 可 能产生 放Fra bibliotek电性故 障.
2 铁 芯 夹 件 绝 缘 降低 的原 因和 危 害
于变压 器 的主要零 部件 , 与铁 芯结 合形 成 了变压 器 内部 的骨架. 其结 构特 征是 : 在铁 芯 的上 铁 轭 、 下铁 轭 的
两 侧分 别各 装有 上金 属夹件 和下 金属 夹件 , 两金 属夹 件之 问用金 属 连接 , 套在铁 芯柱 上 的绕组 轴 向固定 在 上 夹 件和下 夹件 问 , 绕 组 的引线 通过绝 缘支 架 固定在 上 夹件 或 下夹 件 上 , 铁芯 的 下铁 轭 下垫 垫 脚 绝缘 ( 通
套 引至油 箱下 部接地 . 铁 芯夹件 引 出接地 是 因为 电力变 压 器 在正 常 运 行 时 , 绕 组 周 围存 在 电场 , 而铁 芯 和 夹件 等金 属构 件处 于该 电场之 中 , 且 场强 各异 . 若铁 芯不 可靠接 地 , 则产 生充 放 电现 象 , 损 坏 其 固体 和油 绝
( 1 )当铁 芯对 地 、 铁 芯对 夹件绝 缘 电阻较 高 ( 1 0 0 MI ' I 以上 ) , 而夹 件对 地绝 缘 电阻很 低 ( 1 0 MQ 以下 )
时, 基本 可 以判断变 压器 底部存 在水 分 , 只对夹 件底 部绝 缘 木 板产 生影 响 , 有 条件 时可 将上 下 夹 件脱 开 进 行测 量 , 并 对油 箱底部 ( 较 困难 ) 进行 取油 样检测 , 做 进一 步 的判断 . ( 案例 2 : 1 1 0 k V 的变压 器 , 铁心 对地 > 2 5 0 0 MQ, 铁 心对 夹件> 2 5 0 0 MI " I , 但 夹件对 地 只有 5 MQ, 吊罩 时 肉眼 观察 无 异 常 , 但最 终 检 查 下夹 件

试析油浸式变压器的绝缘故障

试析油浸式变压器的绝缘故障

试析油浸式变压器的绝缘故障摘要:油浸式变压器的绝缘是由绝缘材料组成的,它是变压器正常工作和运行的基本条件,变压器的使用寿命由绝缘材料的寿命所决定,预防性维护是提高变压器使用寿命和提高供电可靠性的关键,分析了变压器固体、液体绝缘材料的各种性能,以及产生绝缘故障的原因,从而给出合理维护绝缘系统的措施。

关键词:油浸式;变压器;绝缘故障1 案例分析某电力企业使用的油浸式电力变压器在 2013 年成功挂网,在2016 年 6 月份出现了气体含量超标的警告信号,技术人员利用变压器油色谱数据三比值法对变压器内部的电弧放电行为进行测试,并且将其返回原厂,进行解体检查,发现了线圈外表面存在多处沿面电弧放电的烧损痕迹。

并且,油浸式变压器在出现故障前正常运行,没有存在过电压以及外部短路问题,绝缘裕度较大,也并不存在沿面放电的问题。

解体后发现的沿面放电现象,主要是由于线圈外撑条和纸筒表面存在异常,对变压器结构以及放电部位予以分析,得出其故障原因,就是由于套管结构的端部封闭效果受损,在实际运行中存在水分进入变压器内部的问题。

含水量较高的变压器油会直接进入变压器主体部位,甚至会导致线圈外表面局部区域油微水含量增高,整个撑条结构以及纸筒结构由于受潮也会出现水量增大的问题,最终使得绝缘耐电强度下降。

针对这个问题,企业更换了线圈,使得产品通过试验,也满足考核标准,最终落实产品管理要求,产品合格。

2 油浸式变压器绝缘故障2.1 油浸式变压器故障之绝缘纸故障油浸式变压器故障中,绝缘纸老化问题较为严重,聚合度以及抗张强度都会随之下降,同时,产生多余的水分、一氧化碳以及二氧化碳等物质,并且也会产生糠醛。

这些物质都会原有设备产生不可逆的影响,甚至会导致绝缘纸出现击穿电压以及体积电阻率下降等问题的产生,由于介损增大以及抗拉强度下降,会出现金属材料腐蚀问题。

油浸式变压器绝缘纸老化是不可逆转的,机械和电气强度产生的老化问题无法有效恢复。

究其原因,主要是由于绝缘纸劣化过程会出现纤维脆裂、机械强度下降以及绝缘纸本身收缩问题等。

温度及电场对油浸绝缘纸微观特性影响的分子动力学研究

温度及电场对油浸绝缘纸微观特性影响的分子动力学研究

温度及电场对油浸绝缘纸微观特性影响的分子动力学研究油纸绝缘作为大型电力变压器绝缘的主要形式,其绝缘性能直接决定变压器的使用寿命。

油浸绝缘纸在变压器长期运行过程中受温度、电场等因素的影响绝缘性能逐渐下降,并且在水分等的作用下加速老化,而传统的油浸绝缘纸老化研究大多基于宏观的实验,很难从微观机理上对绝缘纸的老化过程进行深入分析。

近年来迅速发展的分子模拟技术则可以从分子水平上认识材料的结构,重现材料在外界应力作用下的物理和化学变化过程,已成为解决上述问题的关键技术之一。

本文以分子动力学模拟为主要手段,结合相关研究结果对比分析,研究了温度及电场对油浸绝缘纸微观特性的影响。

主要研究内容及结论如下:首先建立了绝缘纸纤维素无定形模型,研究了温度对油浸绝缘纸的微观特性的影响,探索了以玻璃转化温度(Tg)为核心的各种微观特性的关联机制。

研究结果表明,温度的升高会使绝缘纸无定形区势能增加,纤维素链运动和小分子扩散运动增强,氢键数目减少,静态力学特性降低。

玻璃转化过程中均方位移、末端距及均方弯曲等链运动特性均一致地出现了明显的跃变,并导致分子运动的自由体积突变。

相对于油分子,水分子的加入会严重地降低绝缘纸无定形区的玻璃转化温度,进而降低绝缘纸稳定工作的温度。

水分和纤维素链之间的氢键是使纤维素链柔顺性增加乃至玻璃转化温度减小的重要原因,根据这个机理在绝缘纸防老化设计中应注意消除水分的这种作用,提升绝缘纸的热稳定性。

其次,建立了纤维素单链和多链模型,研究了强电场下纤维素的屈服行为。

研究结果表明,强电场作用下,纤维素单链和多链均会发生和电场方向一致的屈服行为,这种电场应力导致的屈服是纤维素链断裂的根本原因,纤维素链的屈服可能引入局部空间电荷陷阱,加速纤维素的老化。

再者,建立了绝缘纸纤维素晶面和无定形区水分的扩散模型,研究了电场极化作用对水分扩散的影响。

强电场的极化作用会束缚水分子在绝缘纸晶区表面的扩散,使其扩散系数减小,并表现出在X、Y和Z方向的差异性;电场还会使纤维素晶面和水分子的相互作用能增加,纤维素亲水性增强,这在一定程度上影响水分扩散系数的方向性。

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浅析油浸变压器运行温度对其油纸绝缘的影响摘要:油浸变压器的寿命取决于其油纸绝缘的绝缘性能,本文浅析油浸变压器运行温度对变压器油中水分的含量及由水分引起的一些列物理化学反应的影响,最终定性得出变压器运行温度通过对水分的影响,而导致影响油纸绝缘绝缘性能的结论。

关键词:变压器;油纸绝缘;水分;运行温度
1.引言
大型发电厂,大容量高电压等级的主变压器、厂用变压器、启备用及联络变压器,作为发电生产的核心主设备,在运行、维护、检修等一些列工作当中倍受重视。

而对于电气主设备,油纸绝缘作为这些大型变压器主绝缘,很大程度决定了变压器运行的可靠性,所以油纸绝缘结构的电气绝缘性能自然成为了重点关注对象。

但是,长期以来,人们一直关注的是油浸变压器油纸绝缘在高温环境下的绝缘特性,例如书上最常见的8℃法则、变压器长层油温运行中不超过85℃等等,实际使用当中,变压器主要保护也多针对其过热来进行整定。

所以,在变压器运行当中,其降温散热成为了重点工作给予高度重视,务必要保证其冷却器运行良好。

但是,另一方面来讲,是否变压器的运行温度控制得越低,对变压器就越好,油纸绝缘的寿命就越长呢?
2.温度对变压器油中水分含量的影响
2.1变压器中水分的来源
不可否认,油纸绝缘的变压器中一定是有水的。

即使崭新的变压器,无论制造工艺多么精良,始终无法彻底完全的去除水分。

不仅有水,而且水的含量还十分可观。

可以大致估算:一台大型的油纸绝缘变压器大致可包含十几吨绝缘纸和三十几吨油,绝缘纸的含水量一般在2%左右,即使最优质的绝缘纸其含水量也不会低于5‰,油中的水按1g/kg计算可知,此油纸绝缘的变压器绝缘纸部分含水上百公斤,绝缘油部分含水也有几十公斤。

由于绝缘纸是具有较强吸湿行材料,所以绝缘纸在生产制造过程中干燥处理不良或在装配、运输或贮存时维护不当,造成绝缘纸吸潮、受潮等情况都会使绝缘纸中含有大量水分,并且受气相干燥技术瓶颈制约,变压器绝缘纸中也必然会含有水分。

不仅绝缘纸是强吸湿行材料,绝缘油也是具有吸湿性的。

正是由于绝缘油的吸湿性,变压器运行当中与外界大气呼吸作用时,会吸入空气中的潮气,甚至由于变压器不良密封件紧固件的缺陷,导致雨水或潮气入侵,使绝缘油的含水量增加。

而且同样受科技方面滤油技术的限制,油中的水分也不可能完全滤除。

2.2水分含量在变压器油纸绝缘间的变化
变压器内部,绝缘纸和绝缘油中的含水量关系仅取决于温度。

当运行温度升高时,绝缘油对于水分的溶解度会增加,绝缘纸中所含水分会析出溶解到绝缘油中。

当温度降低时,绝缘油溶解性下降,溶解水会从有中析出成为悬浮态水分,但水分从绝缘油当中再流会到绝缘纸的可逆变化虽然存在,然而其速度却会相当缓慢。

因此,绝缘油在较低温度下的含水量要比其在高温下的含水量高。

另外,水分可以直接参与纤维素的降解反应,绝缘纸的纤维的分子是葡萄糖(C6H12O6)分子,水分促使其水解成低分子的物质, 纤维素分子链降解的同时又产生一部分水,这部分水又加速纤维素的降解,从而产生更多的水分。

2.3 水分在变压器内部的分布规律
变压器油中的水分一般为溶解、悬浮、沉积三种状态。

溶解在变压器油中的水,在温度较低时,由于变压器油的溶解度下降,会因溶解过饱和而析出,形成悬浮状态的水,悬浮水大量聚集时,形成大水滴与变压器油分离沉积。

溶解水由于热动力或强迫油循环的影响,分布会比较均匀,沉积水比重较变压器油大,便沉在变压器底部。

但极微小的悬浮水,却会因为水分子的极性,受到变压器内强电场的电场力作用,沿电场方向移动和分布,且电场强度越高的地方,水分的分布将会越密集。

油纸绝缘结构中,薄纸板小油隙的油纸界面处,油纸复合介电系数下的电场强度,要比变压器内的其他地方高出好几倍,变压器油中的悬浮水分便会在纸板油隙处形成微水聚集区。

3.变压器油中水分对油纸绝缘的影响
大量的水分在变压器内部,受运行当中变压器温度变化的影响,不可避免的要对变压器的绝缘产生威胁。

变压器油温较高时,散热过程中的热动力或强迫油循环以及水分本身具有较高的内能,不足以使微水聚集,从而也不会使油纸绝缘结构的绝缘水平下降。

但变压器若在低温环境下长期运行,变压器油的粘稠度便会增大,加之水分析出增加,水分从溶解状转变为悬浮状态。

这时受到变压器内部强电场的电场力作用,在绝缘结构中电场较强的纸板间油隙聚集,这些聚集在绝缘纸间隙的水分又对绝缘纸纤维的降解起到促进作用,使绝缘纸纤维分解脱落形成纤维杂质。

由于水和纤维的相对介电系数相比于变压器油大得多,所以在变压器强电场的作用下很容易被极化而且会沿着电场的方向排列成“小桥”,如此高电导率的放电小桥,必然会使绝缘纸表面的泄漏电流形成回路,发生局部放电,破坏绝缘纸的结构,逐步降低它的绝缘性能。

另外,小桥间的泄漏电流增大,可能会使变压器油中的水分汽化形成气泡;且纤维杂质的存在会使其两端电场强度升高,进一步升高的电场强度下,会使变压器油发生游离分解出气体形成气泡。

油中气体的相对电常数最小,因此,气体的击穿场强比油低很多,所以在相同电场强度下,气泡将首先发生游离放电,由此产生的带电质点再碰撞油分子,使油进一步分解出气体,气体体积膨胀,游离放电进一步发展,最终游离的气泡
不断增大,发展成贯通两极的气体小桥时,就可能通过气泡小桥形成击穿放电。

另外,变压器油中的水分对变压器油本身也会产生影响。

直观来讲,油中的水分会加速油的老化变质。

因为变压器在长期运行中,不可避免的要进行呼吸作用从而使变压器油吸收大气发生氧化,氧化生成高分子有机酸等物质,而这些生成物与变压器油中的水分一同,便会与变压器内部的金属发生反应,且水分含量越大,金属腐蚀反应速度就越快,腐蚀金属所产生的金属盐离子又成为了变压器油氧化作用的催化剂,这样便产生恶性循环,促使盐类物质增加,在油中大量析出,影响油的粘稠度,破坏油烃组成结构,劣化油质。

如此之下,越发粘稠的油流更加助长了水分、气泡、杂质等导电物质在绝缘纸板间隙的聚集,油纸绝缘结构的击穿强度急剧下降。

4.结论
通过以上分析得出结论:变压器油纸绝缘会被油中的水分严重破坏其绝缘性能,而低温运行环境下的变压器,其变压器油中会较多析出水分,而且油质粘稠度增大、流动性降低、水分子动能也小,致使水分在纸板间隙高强电场下聚集,进一步破坏绝缘纸并产生更多水分以及形成纤维杂质,而且会使泄露电流形成回路发生局部放电的同时产生热量汽化水分,并且发生游离放电使变压器油也产生气泡。

这些水分、杂质、气泡在形成放电小桥准备击穿放电的同时,油中的水分还与绝缘油氧化形成的高分子有机酸共同作用腐蚀着变压器内部的金属,腐蚀产生的盐类物质一边继续催化腐蚀反应的发生,另一边从油中大量析出,增大着变压器油的粘稠度,降低其流动性,从而更加巩固了放电小桥的发生击穿放电的条件。

如此恶性循环下,使油纸绝缘的击穿强度急剧下降,最终酿成事故。

因此,变压器运行中温度不见得控制得越低越好,尤其是在变压器低载甚至空载运行时,以及在北方地区的低温季节,若变压器冷却器依然全投运行,势必将成为重大安全隐患。

由此建议,变压器的冷却器应该选择性的投入运行,特别是对于强迫有循环风冷冷却方式的变压器,应该设计改造将其风扇和潜油泵独立控制运行,这样有利于变压器在较低温度运行时不必再被迫投入风扇冷却,同时又可以迫油循环加强变粘稠的变压器油流动,由此防止水分在纸板油隙间聚集。

在不发生过热的前提下,控制变压器油温略高点运行,既可以增加水分子动能,有加强油的热动能流动性,使悬浮水分不容易聚集,从而降低水分对油纸绝缘结构绝缘性能的威胁。

另外,如果对变压器热点温度过高有顾虑,气相色谱分析会有所显示的。

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