杂质对植物绝缘油介电性能的影响研究

摘要

植物绝缘油是一种高燃点、绿色环保的液体绝缘介质，具有优良的电气和理化性能，已成功应用于配电变压器中。由于变压器油中杂质颗粒来源众多，在生产、运输和运行过程当中，不可避免地存在和产生新的杂质，直接影响变压器油的介电性能，对变压器的安全可靠运行造成严重威胁。目前，有关杂质对变压器油介电性能影响的研究多数是针对矿物绝缘油。由于植物绝缘油与矿物绝缘油的微观分子结构和电气及理化性能等方面不同，导致杂质对其介电性能的影响存在差异，因此，本文开展了杂质对植物绝缘油介电性能影响方面的研究工作，主要内容包括：
　　①开展了杂质对植物绝缘油工频击穿电压影响的试验研究，获取了其工频击穿电压与杂质含量和粒径之间的关系。结果表明绝缘油工频击穿电压随着颗粒度增加而降低，且与颗粒度的对数近似呈线性关系；相同颗粒度时，绝缘油工频击穿电压随杂质粒径增大而降低，并且植物绝缘油工频击穿电压更大；由于植物绝缘油的粘度更大，杂质对其工频击穿电压的影响比对矿物绝缘油更小。
　　②开展了杂质对植物绝缘油频域介电谱特性影响的试验研究，获取了添加杂质后的植物绝缘油相对介电常数、介损和体积电阻率随频率的变化关系。结果表明，纤维和铜杂质提高了绝缘油的相对介电常数和介损，降低绝缘油的体积电阻率，并且在频率较低时更为明显。
　　③开展了温度和铜杂质体积分数对植物绝缘油介电参数影响的试验研究。结果表明含铜杂质绝缘油的相对介电常数随着铜杂质体积分数的增加而线性增大，而随温度的升高线性减小。基于绝缘油分子极化理论并考虑铜杂质颗粒极化的影响，建立了含铜杂质绝缘油相对介电常数极化模型。分析表明污染绝缘油的相对介电常数主要取决于绝缘油本身，含铜杂质绝缘油相对介电常数比普通绝缘油更高主要是由铜杂质的电子位移极化造成的。
　　④含铜杂质绝缘油的电导率和介损随铜杂质体积分数的增加而线性增大，随着温度升高而指数型增大。基于Maxwell电导率模型并考虑铜杂质颗粒电泳运动，建立了电导率改进模型，并在该模型基础上，考虑铜杂质颗粒极化损耗，建立了介质损耗因数改进模型。分析表明由于植物绝缘油具有更大的电导率和粘度，铜杂质主要通过改变植物绝缘油电导率对其介损产生影响，而主要通过自身转向运动产生的极化损耗改变矿物绝缘油的介损。

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1 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

2 杂质对植物绝缘油工频击穿电压的影响规律

2.1 引言

2.2 绝缘油击穿机理

2.3 杂质对植物绝缘油工频击穿电压的影响

2.4 分析与讨论

2.5 本章小结

3 杂质对植物绝缘油频域介电谱特性的影响规律

3.1 引言

3.2 频域介电谱法的测试原理

3.3 杂质对植物绝缘油频域介电谱特性的影响

3.4 分析与讨论

3.5 本章小结

4 含杂质植物绝缘油介电参数模型

4.1 引言

4.2 含铜杂质绝缘油相对介电常数测量及其建模

4.3 含铜杂质绝缘油电导率测量及其建模

4.4 含铜杂质绝缘油介质损耗因数测量及其建模

4.5 本章小结

5 结论及展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目情况