当前位置:主页 > 科技论文 > 电气论文 >

电力变压器油纸绝缘热解过程微观机制研究

发布时间:2018-08-05 12:54
【摘要】:电力变压器作为电力系统中电压变换、电能分配及电能传输的核心设备,其正常运行是保证电力系统安全、可靠、稳定运行的关键。变压器一旦发生事故将造成巨大经济损失,甚至导致严重的社会影响。为此,深入理解变压器油纸绝缘的裂化机理,有效地诊断和评估变压器内部潜伏性故障,对于预防和降低故障的发生几率,保障电力系统的可靠运行,具有十分重要的理论意义和现实价值。在全面了解电力变压器油纸绝缘裂解产气机理研究现状的基础上,本文通过引入热力学理论与分子模拟技术,重点研究了油纸绝缘热解过程的微观机制,揭示油纸绝缘材料微观变化和宏观性质之间的联系,探索表征故障严重程度的新指标,所取得的创新性成果主要包括:1.引入热力学中的焓变理论,通过计算有代表性的变压器矿物油产气化学反应的焓变量,得到DGA故障气体的生成能量,从能态角度建立了评估电力变压器过热故障严重程度的新判据;2.引入基于键级表达的ReaxFF反应力场,分别对变压器液体绝缘——矿物油和植物油分子模型,进行高温热应力下的反应分子动力学模拟,探索绝缘油热解过程的微机理。采用元素追踪法统计分析了绝缘油分子模型高温裂解的轨迹文件,明确了其的初始裂解机理以及主要产物的差异性,厘清了主要产物的生成机制;通过对裂解反应进行反应焓变的计算,明确了绝缘油裂解产物的种类和数量与微观化学键能的相关性,揭示了绝缘油裂解过程中能量变化规律。3.引入基于ReaxFF反应力场的分子模拟技术和基于py-GC/MS的现代化学分析技术,对变压器固体绝缘——绝缘纸,进行了高温热应力下的仿真模拟与实验研究,探索绝缘纸在热解过程中的微观机理。通过理论与实验的相互验证,明确了绝缘纸的初始裂解机理以及主要产物的生成机制;从原子层面研究绝缘纸裂解产气的微观动态机理,为故障诊断提供微观特征参量。
[Abstract]:Power transformer is the core equipment of voltage conversion, power distribution and power transmission in power system. Its normal operation is the key to ensure the safe, reliable and stable operation of power system. Once transformer accident happens, it will cause huge economic loss and even serious social impact. Therefore, understanding deeply the cracking mechanism of transformer oil-paper insulation and effectively diagnosing and evaluating the latent faults inside the transformer can prevent and reduce the probability of failure and ensure the reliable operation of power system. It has very important theoretical significance and practical value. On the basis of a comprehensive understanding of the present situation of gas production mechanism of oil-paper insulation pyrolysis in power transformers, the microcosmic mechanism of oil-paper insulation pyrolysis process was studied by introducing thermodynamics theory and molecular simulation technology. The relationship between microscopic changes and macroscopic properties of oil-paper insulating materials is revealed, and a new index to characterize the severity of faults is explored. The innovative results obtained mainly include: 1. By introducing the enthalpy variation theory in thermodynamics and calculating the enthalpy variables of the typical gas reaction of transformer mineral oil, the formation energy of DGA fault gas is obtained. A new criterion for evaluating the severity of overheating faults of power transformers is established from the point of view of energy state. The ReaxFF reaction force field based on bond level was introduced to simulate the reaction molecular dynamics of transformer liquid insulated mineral oil and vegetable oil respectively under high temperature thermal stress, and the micromechanism of insulation oil pyrolysis process was explored. The trace file of high temperature pyrolysis of the molecular model of insulating oil was analyzed by elemental tracing method. The initial cracking mechanism and the difference of main products were clarified, and the formation mechanism of the main products was clarified. Through the calculation of the reaction enthalpy change of the pyrolysis reaction, the correlation between the type and quantity of the pyrolysis products of insulating oil and the micro-chemical bond energy is clarified, and the law of energy variation in the pyrolysis process of insulating oil is revealed. By introducing the molecular simulation technology based on ReaxFF reaction force field and the modern chemical analysis technology based on py-GC/MS, the simulation and experiment of transformer solid insulation-insulator paper under high temperature thermal stress were carried out. To explore the microcosmic mechanism of insulation paper during pyrolysis. Through the mutual verification of theory and experiment, the mechanism of initial pyrolysis and the generation of main products of insulator paper are clarified, and the microscopic dynamic mechanism of pyrolysis gas production of insulator paper is studied from the atomic level, which provides the microscopic characteristic parameters for fault diagnosis.
【学位授予单位】:华北电力大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM855

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 廖瑞金;孙会刚;袁泉;杨丽君;刘刚;周天春;;采用回复电压法分析油纸绝缘老化特征量[J];高电压技术;2011年01期

2 刘君;吴广宁;周利军;闵英杰;;变压器油纸绝缘频率响应特性影响因素[J];西南交通大学学报;2011年02期

3 廖瑞金;郝建;杨丽君;袁泉;唐超;;变压器油纸绝缘频域介电特征量与绝缘老化状态的关系[J];电工技术学报;2012年05期

4 王世强;魏建林;张冠军;杨双锁;董明;刘孝为;霍大渭;;温度对油纸绝缘介电响应特性的影响[J];电工技术学报;2012年05期

5 廖瑞金;汪可;尹建国;杨丽君;孙会刚;邓小聘;;初始水分含量对油纸绝缘热老化特性的影响[J];高电压技术;2012年05期

6 王骞;臧春艳;张明丽;;油纸绝缘结构介质响应电路模型的参数辨识方法研究[J];高压电器;2012年06期

7 王林;彭倩;周利军;姚晓;赵赢峰;甘德刚;;油纸绝缘老化特性的回复电压分析[J];绝缘材料;2012年05期

8 袁泉;胡舰;周天春;罗锴;廖瑞金;;温度对变压器用油纸绝缘老化的频域介质响应的试验研究[J];高压电器;2013年02期

9 贾焕鹏;;介电频谱法测试油纸绝缘系统模型的研究[J];科学之友;2013年04期

10 李成榕;齐波;;油纸绝缘结构的空间电场测量技术及应用评述[J];南方电网技术;2013年02期

相关会议论文 前10条

1 伍飞飞;廖瑞金;夏时宇;汪可;;油纸绝缘缺陷绕组模型在局部放电作用下的加速电老化寿命研究[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年

2 肖中男;廖瑞金;唐捷;郝建;;铜离子及矿物油种类对油纸绝缘老化水分含量的影响研究[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年

3 刘捷丰;高竣;廖瑞金;杨丽君;汪可;;变压器油纸绝缘水分平衡样品的制备及油纸水分迁移的频域介质响应[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

4 彭华东;王谦;吴高林;杨雁;郝建;;频域介电谱用于油纸绝缘的水分估计[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

5 胡恩德;段炼;廖瑞金;杨丽君;徐积全;;油纸绝缘介质损伤与沿面放电模式关联性研究[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

6 甘德刚;杨剑锋;陈伟根;;变压器油纸绝缘沿面放电特性及其产气规律[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年

7 刘平;蔚超;甘德刚;;变压器油纸绝缘气隙放电发展特性及其产气规律[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年

8 黄翰;尹建国;巩晶;廖瑞金;;变压器油纸绝缘热老化过程中水分含量变化趋势研究[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年

9 齐超亮;杨丽君;王耀龙;廖瑞金;马志钦;;应用Debye模型融合油纸绝缘时频域介质响应测量技术的研究[A];第十三届全国工程电介质学术会议论文集[C];2011年

10 郭文敏;敖明;赵冲;李忠华;;微水对油纸复合绝缘低温击穿性能影响的实验研究[A];第十三届全国工程电介质学术会议论文集[C];2011年

相关博士学位论文 前10条

1 刘捷丰;基于介电特征量分析的变压器油纸绝缘老化状态评估研究[D];重庆大学;2015年

2 魏振;复合电压下油纸绝缘局部放电发展过程及缺陷诊断方法[D];华北电力大学;2015年

3 池明赫;运行条件对复合电场下油纸绝缘击穿特性的影响[D];哈尔滨理工大学;2015年

4 谢军;变压器油纸绝缘局部放电劣化规律及诊断方法[D];华北电力大学(北京);2016年

5 孙会刚;水分对油纸绝缘热老化及寿命的影响与热老化程度表征研究[D];重庆大学;2011年

6 王伟;老化与水分对油纸绝缘沿面爬电的影响[D];华北电力大学;2012年

7 郝建;变压器油纸绝缘热老化的时频域介电和空间电荷特性研究[D];重庆大学;2012年

8 王艳;脉动直流电压下油纸绝缘电老化特性与双变量威布尔失效模型研究[D];重庆大学;2014年

9 张涛;基于回复电压特征量的变压器油纸绝缘状态诊断研究[D];福州大学;2010年

10 王永红;换流变压器油纸绝缘击穿特性[D];哈尔滨理工大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 段宗超;基于频域介电谱法的变压器油纸绝缘老化特性研究[D];西南交通大学;2015年

2 崔运光;有机酸对变压器油纸绝缘热老化特性的影响研究[D];西南交通大学;2015年

3 张倩;直流电场下油纸绝缘放电及电荷输运特性研究[D];上海交通大学;2015年

4 左健;运行环境因素对交直流复合电场下油纸绝缘沿面爬电的影响[D];华北电力大学;2015年

5 汪正江;植物油纸绝缘多参量电老化特性及寿命模型[D];重庆大学;2015年

6 龙震泽;不同气隙尺寸的油纸绝缘气隙放电特征及发展阶段识别[D];重庆大学;2015年

7 戴超;油纸绝缘在多种老化过程中的空间电荷特性研究[D];北京交通大学;2016年

8 王小健;基于时域介电响应的变压器油纸绝缘老化诊断分析[D];江苏大学;2016年

9 林燕桢;基于等效电路分析法的油纸绝缘变压器微水含量分析与研究[D];福州大学;2014年

10 江帆;基于极化谱解谱法的变压器油纸绝缘等效电路建模及老化诊断[D];福州大学;2014年



本文编号:2165854

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2165854.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户b8ac5***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com