纸中水分对电容型套管油浸绝缘纸热老化特性的影响研究

摘要

套管故障是引起变压器停运的主要原因之一，故障率逐年增加，是目前电力变压器安全运行的重要隐患。研究表明，水分是引起油纸绝缘老化的关键因素，绝缘受潮是引起套管故障的首要原因。有关水分对变压器油纸绝缘的影响，国内外已有大量研究成果，但缺乏水分对套管中油纸绝缘影响的相关研究成果。研究水分对电容式套管绝缘纸热老化特性的影响，可为评估其老化状态及受潮情况提供理论依据，具有重要的工程应用价值。
　　本文制备了纸中初始水分含量为1％、3%、5%、7%的油纸电容型套管电容芯子试品，开展实验室加速热老化试验，定期取样测试绝缘纸的理化特性及频域介电响应特性参数，对试验现象进行定性分析，并与变压器油纸绝缘的相关实验结果进行对比，验证参数的变化规律并探讨引起差异的原因；在此基础上研究水分对固体绝缘老化速率的影响，并定量评估水分对绝缘老化的加速程度，结合水分的影响建立电容式套管油纸绝缘寿命损失方程。主要研究成果如下：
　　①水分对绝缘纸老化有明显的促进作用。纸中水分在老化过程中的波动幅度能反映试品初始水分含量的差异，不同油纸比例对油纸绝缘中水分含量的波动规律影响不明显，但对波动幅度有较大的影响。
　　②定性分析了套管油浸纸相对介电常数与介损随水分含量和老化时间的变化规律，发现在10-3~100 Hz频率段，套管油浸纸的介电常数能够灵敏地反应出水分含量及老化时间的差异；在100~102 Hz频段的油浸纸介损与老化时间具有较强的相关性，水分含量越高，特征频段内介损曲线的分布范围越宽。
　　③绝缘纸聚合度（degree of polymerization，DP）的下降符合零阶动力学模型，水分含量为1%试品的老化速率比变压器油纸绝缘的老化速率约快一倍，但水分含量为3%、5%和7%试品的老化速率低于变压器油纸绝缘的老化速率；根据动力学分析给出了基准老化速率下水分含量与绝缘纸老化加速程度间的关系模型。
　　④特征频段内油浸绝缘纸的介损积分值不仅能够反映绝缘的老化程度，而且还包含有绝缘纸的水分含量信息。根据特征频段内的介损积分值，建立了水分含量与绝缘纸劣化加速程度间的关系模型，能够计算考虑水分影响的电容式套管油纸绝缘的寿命损失率，一定程度上解决了现场获取绝缘纸聚合度的难题，可为现场评估油纸套管的老化状态和受潮情况提供参考。

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目录

1 绪 论

1.1课题的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

2 油纸套管绝缘结构特点与试验方案

2.1引言

2.2油纸电容套管的绝缘结构

2.3试验方案

2.4本章小结

3 加速热老化试验结果分析

3.1引言

3.2理化特性的测试结果分析

3.3频域介电特性的测试结果分析

3.4本章小结

4 水分对电容式套管油浸绝缘纸老化的加速程度分析

4.1引言

4.2纸中初始水分含量对绝缘纸老化速度的影响分析

4.3老化和水分对绝缘纸频域介电特性的影响分析

4.4绝缘寿命损失率计算模型

4.5本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2对后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

C. 作者在攻读硕士学位期间申请的发明专利