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温湿度作用下的干式空心电抗器绝缘损坏分析研究

郑玉洁  
【摘要】:电抗器具有多种功能,其中干式空心电抗器的主要类型有限流、并联、滤波干式空心电抗器。因国家经济高速发展,电网系统负荷需求量日渐增多、电抗器的投入使用也越来越多,而自上世纪八十年代户外电抗器投入使用以后,电抗器受各种内因外因作用而损坏的事故屡见不鲜,设备的损坏会严重影响电网系统的安全运行,因此高质量高可靠性的电抗器对保障电网正常有效运行具有重要意义。本文通过对历史电抗器的损坏数据进行统计分析,并对干式空心电抗器的损坏进行反演分析。对日常的检测及其可靠性判断具有重要意义。(1)本文对近年可查阅的文献中的故障事故进行统计分析,对故障类型进行分类,发现匝间短路和局部过热为事故发生的主要表现,并对收集数据中损坏部位进行统计。对干式空心电抗器的温度场进行仿真分析,显示包封不同温度的分布情况。通过事故发生的原因来对表征干式空心电抗器的主要技术指标进行分析发现,温度对包封的绝缘材料环氧树脂的作用是引起包封安全运行的重要原因;(2)电抗器在投入使用过程中会产生大量的热,对接近于相应热量等级的温度(文中使用的是130℃热量等级)介绍了根据在实际工程情况通过确定待定系数法从而完成在可靠性项目实际中确定隶属函数,同时对隶属函数的分布规律及论域的确定也进行了介绍。并且找出了一种可以确定隶属度的方法,通过利用实际工程背景和隶属函数分布的关系来确定隶属度函数,在电抗器的包封温度上引入了模糊可靠度的概念,通过确定了包封的温度分布函数f(t),以及包封的温度变量T相关于电抗器包封正常保持其属性这一个模糊事件的隶属函数?_x(t),最终得到了包封对于温度因素的可靠度。通过利用模糊数学的方法来更为准确地确定了包封对于温度的可靠性;(3)根据统计的40条故障数据中有10个故障是发生在湿度空气较大的情况下,当空气中相对湿度较大时(雨、雪、雾等天气)湿度会和温度共同作用对绝缘体复合材料造成湿热老化现象,通过使用阿伦尼斯外推模型来对包封的使用期限进行预测,得出了环氧树脂在不同温度下力学强度70%以上的老化寿命(所述70%强度保留率适用于普通的非结构材料要求的临界强度。);(4)由于绝缘材料的力学性质的改变会影响材料的形态改变,当拉伸强度不足及在电动力作用下容易出现导线断裂进而水分与导线接触降低安全性,本文根据在不同温度下各力学强度的保留率和材料的吸湿率成负相关,绝缘体的力学强度随着材料的吸湿率的增加而减少,而在电场电动力的作用下更容易产生裂痕进而出现爬电现象,从而威胁电抗器的安全。本文结合现有故障情况和电抗器的实际技术指标,对干式空心电抗器的故障指标分析具有现实意义。


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