變壓器油紙絕緣老化特性分析及機理研究.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，它運行的可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)能否安全、高效、經(jīng)濟的運行。導致變壓器發(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理，建立絕緣老化模型，對于識別變壓器的絕緣老化程度，預測設(shè)備壽命，減少電網(wǎng)事故，提高變壓器運行的可靠性，具有重要的學術(shù)價值和生產(chǎn)應用價值。
　　 本文選用25號及45號純油和油紙，設(shè)計了變壓器油紙絕緣老化

2、實驗，按有關(guān)標準的要求完善了各老化特征參數(shù)的測量方法，并用這些方法測取了油和油紙在120℃、100℃和80℃三種溫度下進行熱老化過程中的特征參數(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標準分析了老化過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，用量子化學分子動力學模塊DMol3/Dynamics模擬了絕緣紙纖維素分子在120℃時熱老化過程，并結(jié)合上述研究結(jié)果和有關(guān)化學知識，初步探討了絕緣紙的老化機理。得出的主要結(jié)論如下：
　　 (1)油紙在老化過程中

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間的變化趨勢與絕緣紙的老化階段有密切的關(guān)系，可以考慮用CO2/CO、微水含量變化來評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常規(guī)實驗判斷變壓器絕緣老化的趨勢和程度，對絕緣老化注意值增長明顯的設(shè)備應

5、進行糠醛試驗，以便及時掌握設(shè)備安全狀況，并制定合理的追蹤試驗計劃，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，油紙各項老化參數(shù)比油的變化快，說明油紙老化速率比油快，絕緣紙促進了變壓器的絕緣老化。
　　 (5)老化后絕緣紙試樣紅外光譜顯示，1720cm-1處有醛類吸收峰，2900cm-1處的C-H伸縮振動特征吸收峰，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明油紙老化過程中纖維素發(fā)生裂解產(chǎn)生了糠醛等物質(zhì)。