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基于极化去极化电流法的变压器油纸绝缘状态研究

作　者: 唐盼
导　师: 尹毅
学　校: 上海交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 极化去极化电流 油纸绝缘 Debye模型 电老化
分类号: TM855
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


变压器作为输变电技术中最为关键与昂贵的电力设备其安全可靠性对于整个电力系统的稳定运行至关重要。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏,还会中断电力供应,给社会造成巨大的经济损失。现阶段,我国许多大型变压器由于运行了二十年以上的时间,绝缘老化问题日趋严重,是威胁电网安全的重大隐患,因此判断变压器老化状态并以此对变压器寿命进行评估将会对电力部门起到非常关键的作用。本文研究了诸如极化电压,极化时间,去极化时间以及湿度等因素对极化去极化电流(PDC)测量结果的影响。实验表明单一绝缘介质有着良好的线性特性,极化与去极化电流曲线随着极化电压的提高向上平移增长。对于极化和去极化时间的问题,研究发现采用较长的极化和去极化时间可以最大限度的采集绝缘老化的相关信息。而当油纸绝缘受潮时,其极化去极化电流将大幅增大。基于测得的老化阶段的PDC曲线,拟合计算得到油纸绝缘的Debye模型参数。分析表明电路模型中最大和最小时间常数所对应的电阻R和电容C可作为老化特征量,其中最大时间常数所对应的Rmax、Cmax反应了绝缘纸的老化情况,而最小时间常数对应的Rmin、Cmin反应了绝缘油的老化情况。当油纸绝缘老化时,去极化电流将明显上移,老化特征量Rmax、Rmin变小,Cmax、Cmin变大。本文中对老化后的油纸绝缘进行了糠醛含量测量和红外光谱分析。实验结果表明,随着老化的加深,作为固体绝缘的纸发生了不可逆的老化裂解,并且这种老化速度越来越快。而绝缘油由于其体积较大并且具有自恢复性,在老化过程中变化较小,老化并不明显。极化去极化电流法并不是一个新的理论方法,它已经在许多方面得到了应用例如电缆绝缘、定子绝缘等。但将其用到变压器油纸绝缘诊断上却是一个新的突破。PDC法作为一种无损介电评估技术在变压器油纸绝缘老化特性的测量方面有着潜在的优势和广阔的应用前景。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-23
  1.1 变压器油纸绝缘老化的研究意义  12-13
  1.2 变压器绝缘的老化机理  13-16
    1.2.1 固体绝缘的老化  13-16
    1.2.2 液体绝缘材料的老化  16
  1.3 变压器油纸绝缘老化特征诊断方法的研究现状  16-22
    1.3.1 化学物理特征量及诊断技术  17-19
    1.3.2 电气特征量及诊断技术  19-22
  1.4 本文的研究目标与研究内容  22
  1.5 小结  22-23
第二章 介质响应与变压器绝缘等效模型研究  23-36
  2.1 引言  23
  2.2 介质响应理论  23-28
    2.2.1 介质响应的基本概念  23-24
    2.2.2 电介质时域响应  24-27
    2.2.3 电介质频域响应  27-28
  2.3 电介质的极化  28-30
    2.3.1 电介质的极化方式  28-30
  2.4 变压器油纸绝缘的模型  30-35
  2.6 小结  35-36
第三章 极化去极化电流法实验研究  36-43
  3.1 极化去极化电流法的实验测量原理  36-37
  3.2 极化去极化电流法实验测量  37-40
    3.2.1 实验设备  37-39
    3.2.2 实验测试示意图  39-40
  3.3 极化去极化电流测量的实验步骤  40-42
    3.3.1 实验样品的预处理  40-41
    3.3.2 极化去极化电流测量实验流程  41-42
  3.4 小结  42-43
第四章 油纸绝缘老化状态测试  43-51
  4.1 油中糠醛含量测试  43-46
    4.1.1 油中糠醛含量的检测原理  43
    4.1.2 高性能液相色谱实验分析方法  43-46
  4.2 油纸试样的傅立叶红外光谱测试  46-50
    4.2.1 红外光谱检测原理  46
    4.2.2 绝缘纸的红外光谱检测  46-48
    4.2.3 绝缘油的红外光谱检测  48-50
  4.3 小结  50-51
第五章 极化去极化电流测量结果分析  51-71
  5.1 电老化  51-52
  5.2 油纸绝缘的PDC 特性研究  52-60
    5.2.1 新油纸绝缘的极化去极化电流曲线的分析  52-55
    5.2.2 极化电压对极化去极化电流的影响  55-57
    5.2.3 极化时间对极化去极化电流的影响  57-58
    5.2.4 去极化时间对去极化电流的影响  58-59
    5.2.5 湿度对油纸绝缘的PDC 曲线的影响  59-60
  5.3 多层油纸绝缘试样的PDC 测量结果分析  60-70
    5.3.1 油纸绝缘不同老化阶段的极化电流分析  61-63
    5.3.2 不同老化阶段的油纸绝缘去极化电流分析  63-66
    5.3.3 去极化电流的Debye 模型参数分析  66-70
  5.4 小结  70-71
第六章 结论与展望  71-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
攻读硕士学位期间已发表或录用  77-81
附件  81

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 高电压技术 > 高电压绝缘技术 > 绝缘的试验与检查
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