基于電介質(zhì)響應(yīng)法的油紙絕緣微水?dāng)U散特性研究.pdf

1、變壓器是電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，其內(nèi)絕緣主要由油紙復(fù)合電介質(zhì)組成，油紙絕緣的水分含量、老化狀態(tài)將嚴(yán)重影響變壓器的使用壽命。
　　本文采用物理模型構(gòu)建、理論分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究了水分在油紙絕緣中的擴(kuò)散特性、影響因素及其介電響應(yīng)，對于理解水分在油紙絕緣中的擴(kuò)散過程及電介質(zhì)響應(yīng)法在評估變壓器油紙絕緣水分含量的應(yīng)用有重要意義。
　　研究了油紙絕緣介電響應(yīng)特性的物理過程。建立了油紙絕緣微觀偶極子團(tuán)、偶極子團(tuán)簇介觀物理模型，引入隨機(jī)統(tǒng)計(jì)模型解

2、釋其介電弛豫過程，得到了關(guān)于油紙絕緣弛豫隨機(jī)等待時間及其弛豫率的等價弛豫函數(shù)。根據(jù)概率論極限理論和條件期望建立了油紙絕緣物理模型，該模型服從lévy分布和廣義正弦分布的組合概率分布，推導(dǎo)得到普適的HN經(jīng)驗(yàn)方程。根據(jù)油紙絕緣復(fù)合電介質(zhì)弛豫隨機(jī)等待時間和弛豫率的概率分布，可以從HN經(jīng)驗(yàn)方程得到油紙絕緣復(fù)合電介質(zhì)弛豫率的概率密度函數(shù)的解析表達(dá)式。
　　將HN介電弛豫模型用于研究油紙絕緣頻域介電譜特性，定量分析了水分含量、溫度及絕緣紙聚合

3、度對油紙絕緣頻域介電譜的影響。采用復(fù)分析理論和幾何方法得到了HN介電弛豫模型實(shí)部、虛部與其模型參數(shù)的解析式。分別測試了五組不同水分含量、溫度及聚合度油紙絕緣試樣的頻域介電譜，采用HN介電弛豫模型對介電頻譜進(jìn)行了計(jì)算擬合，并分析了水分含量、溫度及聚合度對HN介電弛豫模型參數(shù)的影響。結(jié)果表明:弛豫時間常數(shù)與水分含量、溫度、聚合度分別滿足對數(shù)線性關(guān)系、Arrhenius方程及線性關(guān)系;高頻介電常數(shù)及其與靜態(tài)介電常數(shù)之差隨著水分含量、溫度、聚合

4、度的增加而增大;形狀參數(shù)β隨著水分、溫度的增加而增大，隨著聚合度增大而下將;形狀參數(shù)α的值均落于0.7-0.9之間。
　　研究了絕緣紙聚合度對油紙絕緣水分平衡的影響。試驗(yàn)測試了絕緣紙?jiān)诳諝庵?、油紙絕緣體系中水分平衡過程。
　　結(jié)果表明，相同空氣濕度下，絕緣紙聚合度越低，其吸附的水分含量越高;油紙絕緣中，絕緣油中水分含量相同時，絕緣紙聚合度越低，水分向絕緣紙中遷移速率越快，其穩(wěn)態(tài)水分含量越低。絕緣紙老化所發(fā)生纖維素微觀特性的變

5、化表明空氣中老化絕緣紙無定形區(qū)增大，聚合度降低，附著在絕緣紙孔隙中的親水性雜質(zhì)導(dǎo)致其吸水性增加;油紙絕緣中，老化絕緣紙的無定形區(qū)孔隙、纖維素內(nèi)的孔隙由于絕緣油分子的進(jìn)入導(dǎo)致間接吸附水的減少，親水性雜質(zhì)溶解于油中，比表面積的下降導(dǎo)致親水基團(tuán)的減少使得吸附水分的含量降低。最后，實(shí)驗(yàn)所得曲線與類Oommen曲線類比，聚合度對油紙絕緣水分平衡的影響可以認(rèn)為在橫坐標(biāo)方向?qū)︻怬ommen曲線的平移。
　　研究了水分在不均勻老化油紙絕緣擴(kuò)散至穩(wěn)

6、態(tài)時的頻域介電譜。采用分布阻抗的方法建立了油紙絕緣頻域介電模型;測試了不同聚合度絕緣紙含有相同水分含量及不同穩(wěn)態(tài)水分含量的頻域介電譜，測試結(jié)果表明:復(fù)介電常數(shù)實(shí)部、虛部及介質(zhì)損耗隨水分含量的增大而增大，隨聚合度下降而增大;并且，通過對比分析絕緣紙中水分含量對頻域介電譜的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聚合度對頻域介電譜的影響。測試了由5種含有不同穩(wěn)態(tài)水分含量的不同聚合度絕緣紙疊加試樣的頻域介電譜，并根據(jù)分布阻抗介電模型計(jì)算了該試樣的頻域介電譜，測試結(jié)果與