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老化与水分对油纸绝缘沿面爬电的影响

王伟  
【摘要】:运行年限较长的变压器中发现了较多的沿面爬电现象,老化程度和水分含量的增加被推测为导致这种现象的原因。但现有理论与研究成果尚无法很好的解释这一现象,原因在于试验数据表明老化对纸板的击穿特性没有影响,并且故障变压器中的平均水分含量也未超过标准限值。因此,需对老化与水分对油纸绝缘沿面爬电的影响开展进一步研究。这对于揭示老化与水分在沿面爬电发展中的作用,深入理解沿面爬电现象,预防变压器事故,具有重要的意义。 为研究老化对油纸绝缘沿面爬电的影响,制备了不同老化程度的绝缘纸板试样,对试样进行了击穿电压试验与沿面爬电试验,对比分析了不同老化程度纸板的击穿电压、爬电起始、熄灭电压、耐受时间、击穿通道长度、白斑发展速度的差异,通过光学显微镜及SEM电镜研究了不同老化程度纸板层间及表面微观结构。发现了老化纸板中爬电具有更快发展速度的现象,提出并验证了老化导致的纸板层间方向孔洞体积及数量的增加是引起这种现象的主要原因。该结果表明,老化不仅影响纸板的机械性能,而且影响纸板的电气性能。 为研究变压器中局部高水分区的形成原因,试验研究了变温条件下水分在油、纸间的迁移过程,分析计算了稳态及变温条件下,水分在纸板层间方向的分布规律,发现了油、纸交界面处油层在升温过程中,纸板表层在降温过程中可以形成高水含量区的现象;制备了不同老化程度的油与纸板,测量了不同老化程度油、纸板组合中的水分分布,发现了老化纸板纤维比表面积下降进而导致其吸湿能力下降的现象,该现象会导致老化变压器油中水分含量的进一步升高。 为研究水分对沿面爬电的影响,基于水分在不同介质中的平衡原理,制备了不同水分含量的油试样与纸板试样,试验研究了水分含量与水分子状态对油纸绝缘沿面爬电的影响,观测并分析比较了油中水分与纸板中水分对沿面爬电影响的差异。研究结果表明:油中水分含量的增加会显著降低爬电的起始电压,但对爬电的发展速度没有影响;纸板中水分含量的增加不但会降低爬电的起始电压,还会导致沿面爬电速度的增加;纸板表面游离态水的出现是导致低场强、长间隙沿而爬电快速发展的主要原因。 测量了沿而爬电发展过程中产生的脉冲电流信号,特高频信号,超声波信号及油中溶解气体,对各检测量的变化规律进行了统计分析,提出了沿面爬电严重程度的诊断方法


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