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植物油纸绝缘雷电冲击放电特性研究

陈修萍  
【摘要】:植物绝缘油是一种环保型、高燃点、可降解的优良液体绝缘电介质,满足绿色电网的需求,已广泛应用于配电变压器中,目前正不断往大容量、高电压等级电力变压器中推广。油纸绝缘构成了电力变压器的主要绝缘形式,大型电力变压器尺寸大、出线端电场集中、电场分布复杂、局部场强高。基于植物油型电力变压器的绝缘结构设计与制造,同时保证在电力系统的安全稳定运行,亟需在理论与试验方面开展植物油纸绝缘雷电冲击放电特性相关研究工作,研究内容主要包括:(1)搭建了满足长油隙放电的植物油纸绝缘雷电冲击测试平台,比较了不同植物油纸绝缘雷电冲击击穿特性测试方法,研究了植物油纸绝缘雷电冲击击穿特性。结果表明,升压法、升降法及多级法均可应用于油纸绝缘击穿特性的研究,但综合考虑试验体量及数据可靠性,确定了升压法为最优表征雷电冲击击穿场强的测试方法;植物油和矿物油的雷电冲击击穿电压均随油隙的增大而提高,矿物油的击穿电压高于植物油,且在长油隙距离下差异会更大。(2)基于阴影成像原理,利用流注发展记录系统,提取了流注基本形态、停止长度及平均传播速度等流注放电特性,获得了植物绝缘油的雷电冲击流注发展特性及变化规律。结果表明,流注基本形态可归纳为细丝状、多分支细丝状、灌木状及树枝状等四种基本形态;植物油的流注轴向停止长度变化规律大致相同,且在相同的施加电压下均高于矿物油;植物油的流注平均传播速度具有相似的规律,且植物绝缘油的加速电压接近其击穿电压,而矿物绝缘油加速电压一般高于其击穿电压。(3)开展了多次雷电冲击累积下植物油纸绝缘放电特性研究;分析了多次雷电冲击累积对植物油纸绝缘V-N特性的影响规律;研究了多次雷电冲击累积对植物油浸纸介电特性和机械特性的影响规律。结果表明,植物油纸绝缘V-N特性符合双参数Weibull概率分布;雷电冲击累积会导致植物油浸纸的相对介电常数实部增加,不仅致使曲线整体上移,而且介损、虚部曲线也均随累积次数增加而整体上移;SEM结果揭示了植物油浸纸的部分纤维素分子出现凹陷及孔隙甚至断裂,表明多次雷电冲击累积对植物油纸绝缘存在损伤作用。


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