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变压器固体绝缘老化影响因素及其作用机理研究

 

摘要?/p>

变压器是电力系统中的核心设备?/p>

其绝缘的健康状态直接影响整个系

统的安全稳定运行?/p>

而固体绝缘是评价整个变压器绝缘状态的决定因素?/p>

本文?/p>

纳国内外变压器油纸绝缘老化的大量研究成果,

对影响变压器固体绝缘老化的主

要因素及其作用机理进行了探讨?/p>

 

关键词:变压器;固体绝缘;老化;影响因?/p>

 

 

引言

 

电力变压器是贯穿于电能生产?/p>

传输?/p>

供配环节的核心设备,

一旦发生故障,

不但可能引发切机、甩负荷等造成电能输送的损失,大量负荷的突变还将给送?/p>

受端电网造成巨大冲击,危及电力系统的安全?/p>

 

油纸绝缘是电力变压器内绝缘的常用型式?/p>

其健康状态直接影响整个变压器

的安全稳定运?/p>

[1]

。在运行过程中,受温度、电场、水分、氧气、酸、机械应

力等

[2-4]

因素的作用,

油纸绝缘系统逐渐老化?/p>

电气及机械性能降低?/p>

从而危?/p>

变压器的可靠运行?/p>

 

固体绝缘不易更换?/p>

是决定油纸绝缘系统能否继续运行的关键因素?/p>

老化?/p>

程中?/p>

固体绝缘纤维素长链的断裂并不会使其电气性能显著降低?/p>

但对其机械?/p>

能的影响(承受短路电流的能力)却是影响纤维素固体绝缘寿命的决定因?/p>

[3]

?/p>

 

针对变压器内绝缘系统的老化?/p>

国内外进行了大量研究?/p>

以变压器运行工况

为基础,通过实验室多因子加速老化试验

[2, 

5]

,结合变压器的现场数据和运行

经验,监测油中溶解气体、水分、酸值、糠醛以及固体绝缘聚合度、拉?/p>

/

撕裂

强度和微观形貌等数据的变化,得到了大量的定性结论和一些初步的定量关系?/p>

对于影响电力变压器固体绝缘老化的主要因素,

研究多局限于温度?/p>

电场?/p>

水分?/p>

氧气?/p>

酸等影响因素中的单因素或者两者结合的多因素老化?/p>

并且已经有相当的

深度;但是,对于上述众多因素的影响,还缺乏系统的归纳和全面的把握。本?/p>

从固体绝缘主要成份纤维素的基本结构出发,对影响变压器固体绝缘老化的温

度、电场、水分、氧气、酸等因素的影响程度及其作用机理进行了总结和深入分

析?/p>

 

1 

固体绝缘老化影响因素及其作用机理

 

变压器固体绝缘的绝缘?/p>

/

纸板通常?/p>

90

%的纤维素,

6

?/p>

7

%的半纤维素?/p>

以及

3

?/p>

4

%的木质素组?/p>

[2]

?/p>

 

纤维素是?/p>

β

?/p>

D-

葡萄糖基通过

1,4-

苷键联结而成的线状高分子化合物,?/p>

维素分子中的

β

?/p>

D-

葡萄糖基含量即为纤维素分子的聚合度。纤维素分子结构?/p>

如图

1

所示?/p>

 

?/p>

1 

纤维素的分子结构

 

Fig.1 molecular structure of cellulose 

变压器运行过程中,固体绝缘在温度、电场、水分、氧气、机械应力等因素

的作用下逐步降解?/p>

纤维素大分子链逐渐断裂?/p>

导致其机械性能显著降低?/p>

抵抗

短路电流的能力明显减弱,最终发展为绝缘事故?/p>

 

根据纤维素大分子的聚集状态,

将分子排列整齐?/p>

有规则的部分成为结晶区,

而将分子链排列松弛?/p>

不整齐的部分称为无定形区?/p>

结晶区和无定形区交错结合?/p>

一个纤维素分子链可以经过若干个结晶区和无定形区

[6]

?/p>

 

纤维素结晶区分子排列紧密?/p>

分子间结合力强,

而在无定形区分子排列松散?/p>

分子间结合力较弱,通常,降解反应首先发生在纤维素的无定形区

[6, 7]

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变压器固体绝缘老化影响因素及其作用机理研究

 

摘要?/p>

变压器是电力系统中的核心设备?/p>

其绝缘的健康状态直接影响整个系

统的安全稳定运行?/p>

而固体绝缘是评价整个变压器绝缘状态的决定因素?/p>

本文?/p>

纳国内外变压器油纸绝缘老化的大量研究成果,

对影响变压器固体绝缘老化的主

要因素及其作用机理进行了探讨?/p>

 

关键词:变压器;固体绝缘;老化;影响因?/p>

 

 

引言

 

电力变压器是贯穿于电能生产?/p>

传输?/p>

供配环节的核心设备,

一旦发生故障,

不但可能引发切机、甩负荷等造成电能输送的损失,大量负荷的突变还将给送?/p>

受端电网造成巨大冲击,危及电力系统的安全?/p>

 

油纸绝缘是电力变压器内绝缘的常用型式?/p>

其健康状态直接影响整个变压器

的安全稳定运?/p>

[1]

。在运行过程中,受温度、电场、水分、氧气、酸、机械应

力等

[2-4]

因素的作用,

油纸绝缘系统逐渐老化?/p>

电气及机械性能降低?/p>

从而危?/p>

变压器的可靠运行?/p>

 

固体绝缘不易更换?/p>

是决定油纸绝缘系统能否继续运行的关键因素?/p>

老化?/p>

程中?/p>

固体绝缘纤维素长链的断裂并不会使其电气性能显著降低?/p>

但对其机械?/p>

能的影响(承受短路电流的能力)却是影响纤维素固体绝缘寿命的决定因?/p>

[3]

?/p>

 

针对变压器内绝缘系统的老化?/p>

国内外进行了大量研究?/p>

以变压器运行工况

为基础,通过实验室多因子加速老化试验

[2, 

5]

,结合变压器的现场数据和运行

经验,监测油中溶解气体、水分、酸值、糠醛以及固体绝缘聚合度、拉?/p>

/

撕裂

强度和微观形貌等数据的变化,得到了大量的定性结论和一些初步的定量关系?/p>

对于影响电力变压器固体绝缘老化的主要因素,

研究多局限于温度?/p>

电场?/p>

水分?/p>

氧气?/p>

酸等影响因素中的单因素或者两者结合的多因素老化?/p>

并且已经有相当的

深度;但是,对于上述众多因素的影响,还缺乏系统的归纳和全面的把握。本?/p>

从固体绝缘主要成份纤维素的基本结构出发,对影响变压器固体绝缘老化的温

度、电场、水分、氧气、酸等因素的影响程度及其作用机理进行了总结和深入分

析?/p>

 

1 

固体绝缘老化影响因素及其作用机理

 

变压器固体绝缘的绝缘?/p>

/

纸板通常?/p>

90

%的纤维素,

6

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7

%的半纤维素?/p>

以及

3

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4

%的木质素组?/p>

[2]

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纤维素是?/p>

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D-

葡萄糖基通过

1,4-

苷键联结而成的线状高分子化合物,?/p>

维素分子中的

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D-

葡萄糖基含量即为纤维素分子的聚合度。纤维素分子结构?/p>

如图

1

所示?/p>

 

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1 

纤维素的分子结构

 

Fig.1 molecular structure of cellulose 

变压器运行过程中,固体绝缘在温度、电场、水分、氧气、机械应力等因素

的作用下逐步降解?/p>

纤维素大分子链逐渐断裂?/p>

导致其机械性能显著降低?/p>

抵抗

短路电流的能力明显减弱,最终发展为绝缘事故?/p>

 

根据纤维素大分子的聚集状态,

将分子排列整齐?/p>

有规则的部分成为结晶区,

而将分子链排列松弛?/p>

不整齐的部分称为无定形区?/p>

结晶区和无定形区交错结合?/p>

一个纤维素分子链可以经过若干个结晶区和无定形区

[6]

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纤维素结晶区分子排列紧密?/p>

分子间结合力强,

而在无定形区分子排列松散?/p>

分子间结合力较弱,通常,降解反应首先发生在纤维素的无定形区

[6, 7]

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变压器固体绝缘老化影响因素及其作用机理研究

 

摘要?/p>

变压器是电力系统中的核心设备?/p>

其绝缘的健康状态直接影响整个系

统的安全稳定运行?/p>

而固体绝缘是评价整个变压器绝缘状态的决定因素?/p>

本文?/p>

纳国内外变压器油纸绝缘老化的大量研究成果,

对影响变压器固体绝缘老化的主

要因素及其作用机理进行了探讨?/p>

 

关键词:变压器;固体绝缘;老化;影响因?/p>

 

 

引言

 

电力变压器是贯穿于电能生产?/p>

传输?/p>

供配环节的核心设备,

一旦发生故障,

不但可能引发切机、甩负荷等造成电能输送的损失,大量负荷的突变还将给送?/p>

受端电网造成巨大冲击,危及电力系统的安全?/p>

 

油纸绝缘是电力变压器内绝缘的常用型式?/p>

其健康状态直接影响整个变压器

的安全稳定运?/p>

[1]

。在运行过程中,受温度、电场、水分、氧气、酸、机械应

力等

[2-4]

因素的作用,

油纸绝缘系统逐渐老化?/p>

电气及机械性能降低?/p>

从而危?/p>

变压器的可靠运行?/p>

 

固体绝缘不易更换?/p>

是决定油纸绝缘系统能否继续运行的关键因素?/p>

老化?/p>

程中?/p>

固体绝缘纤维素长链的断裂并不会使其电气性能显著降低?/p>

但对其机械?/p>

能的影响(承受短路电流的能力)却是影响纤维素固体绝缘寿命的决定因?/p>

[3]

?/p>

 

针对变压器内绝缘系统的老化?/p>

国内外进行了大量研究?/p>

以变压器运行工况

为基础,通过实验室多因子加速老化试验

[2, 

5]

,结合变压器的现场数据和运行

经验,监测油中溶解气体、水分、酸值、糠醛以及固体绝缘聚合度、拉?/p>

/

撕裂

强度和微观形貌等数据的变化,得到了大量的定性结论和一些初步的定量关系?/p>

对于影响电力变压器固体绝缘老化的主要因素,

研究多局限于温度?/p>

电场?/p>

水分?/p>

氧气?/p>

酸等影响因素中的单因素或者两者结合的多因素老化?/p>

并且已经有相当的

深度;但是,对于上述众多因素的影响,还缺乏系统的归纳和全面的把握。本?/p>

从固体绝缘主要成份纤维素的基本结构出发,对影响变压器固体绝缘老化的温

度、电场、水分、氧气、酸等因素的影响程度及其作用机理进行了总结和深入分

析?/p>

 

1 

固体绝缘老化影响因素及其作用机理

 

变压器固体绝缘的绝缘?/p>

/

纸板通常?/p>

90

%的纤维素,

6

?/p>

7

%的半纤维素?/p>

以及

3

?/p>

4

%的木质素组?/p>

[2]

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纤维素是?/p>

β

?/p>

D-

葡萄糖基通过

1,4-

苷键联结而成的线状高分子化合物,?/p>

维素分子中的

β

?/p>

D-

葡萄糖基含量即为纤维素分子的聚合度。纤维素分子结构?/p>

如图

1

所示?/p>

 

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1 

纤维素的分子结构

 

Fig.1 molecular structure of cellulose 

变压器运行过程中,固体绝缘在温度、电场、水分、氧气、机械应力等因素

的作用下逐步降解?/p>

纤维素大分子链逐渐断裂?/p>

导致其机械性能显著降低?/p>

抵抗

短路电流的能力明显减弱,最终发展为绝缘事故?/p>

 

根据纤维素大分子的聚集状态,

将分子排列整齐?/p>

有规则的部分成为结晶区,

而将分子链排列松弛?/p>

不整齐的部分称为无定形区?/p>

结晶区和无定形区交错结合?/p>

一个纤维素分子链可以经过若干个结晶区和无定形区

[6]

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纤维素结晶区分子排列紧密?/p>

分子间结合力强,

而在无定形区分子排列松散?/p>

分子间结合力较弱,通常,降解反应首先发生在纤维素的无定形区

[6, 7]

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变压器固体绝缘老化影响因素及其作用机理研究 - 百度文库
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变压器固体绝缘老化影响因素及其作用机理研究

 

摘要?/p>

变压器是电力系统中的核心设备?/p>

其绝缘的健康状态直接影响整个系

统的安全稳定运行?/p>

而固体绝缘是评价整个变压器绝缘状态的决定因素?/p>

本文?/p>

纳国内外变压器油纸绝缘老化的大量研究成果,

对影响变压器固体绝缘老化的主

要因素及其作用机理进行了探讨?/p>

 

关键词:变压器;固体绝缘;老化;影响因?/p>

 

 

引言

 

电力变压器是贯穿于电能生产?/p>

传输?/p>

供配环节的核心设备,

一旦发生故障,

不但可能引发切机、甩负荷等造成电能输送的损失,大量负荷的突变还将给送?/p>

受端电网造成巨大冲击,危及电力系统的安全?/p>

 

油纸绝缘是电力变压器内绝缘的常用型式?/p>

其健康状态直接影响整个变压器

的安全稳定运?/p>

[1]

。在运行过程中,受温度、电场、水分、氧气、酸、机械应

力等

[2-4]

因素的作用,

油纸绝缘系统逐渐老化?/p>

电气及机械性能降低?/p>

从而危?/p>

变压器的可靠运行?/p>

 

固体绝缘不易更换?/p>

是决定油纸绝缘系统能否继续运行的关键因素?/p>

老化?/p>

程中?/p>

固体绝缘纤维素长链的断裂并不会使其电气性能显著降低?/p>

但对其机械?/p>

能的影响(承受短路电流的能力)却是影响纤维素固体绝缘寿命的决定因?/p>

[3]

?/p>

 

针对变压器内绝缘系统的老化?/p>

国内外进行了大量研究?/p>

以变压器运行工况

为基础,通过实验室多因子加速老化试验

[2, 

5]

,结合变压器的现场数据和运行

经验,监测油中溶解气体、水分、酸值、糠醛以及固体绝缘聚合度、拉?/p>

/

撕裂

强度和微观形貌等数据的变化,得到了大量的定性结论和一些初步的定量关系?/p>

对于影响电力变压器固体绝缘老化的主要因素,

研究多局限于温度?/p>

电场?/p>

水分?/p>

氧气?/p>

酸等影响因素中的单因素或者两者结合的多因素老化?/p>

并且已经有相当的

深度;但是,对于上述众多因素的影响,还缺乏系统的归纳和全面的把握。本?/p>

从固体绝缘主要成份纤维素的基本结构出发,对影响变压器固体绝缘老化的温

度、电场、水分、氧气、酸等因素的影响程度及其作用机理进行了总结和深入分

析?/p>

 

1 

固体绝缘老化影响因素及其作用机理

 

变压器固体绝缘的绝缘?/p>

/

纸板通常?/p>

90

%的纤维素,

6

?/p>

7

%的半纤维素?/p>

以及

3

?/p>

4

%的木质素组?/p>

[2]

?/p>

 

纤维素是?/p>

β

?/p>

D-

葡萄糖基通过

1,4-

苷键联结而成的线状高分子化合物,?/p>

维素分子中的

β

?/p>

D-

葡萄糖基含量即为纤维素分子的聚合度。纤维素分子结构?/p>

如图

1

所示?/p>

 

?/p>

1 

纤维素的分子结构

 

Fig.1 molecular structure of cellulose 

变压器运行过程中,固体绝缘在温度、电场、水分、氧气、机械应力等因素

的作用下逐步降解?/p>

纤维素大分子链逐渐断裂?/p>

导致其机械性能显著降低?/p>

抵抗

短路电流的能力明显减弱,最终发展为绝缘事故?/p>

 

根据纤维素大分子的聚集状态,

将分子排列整齐?/p>

有规则的部分成为结晶区,

而将分子链排列松弛?/p>

不整齐的部分称为无定形区?/p>

结晶区和无定形区交错结合?/p>

一个纤维素分子链可以经过若干个结晶区和无定形区

[6]

?/p>

 

纤维素结晶区分子排列紧密?/p>

分子间结合力强,

而在无定形区分子排列松散?/p>

分子间结合力较弱,通常,降解反应首先发生在纤维素的无定形区

[6, 7]

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