油纸绝缘在多种老化过程中的空间电荷特性研究

发布时间：2017-09-15 16:30

  本文关键词：油纸绝缘在多种老化过程中的空间电荷特性研究

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【摘要】：特高压直流输电是我国实现远距离输电的发展方向之一。在直流高压输电工程中特高压换流变压器是变换与传递电能、隔离交流与直流线路的核心装备。特高压直流输电系统的绝缘问题直接影响电网系统的稳定性,作为输变电的核心,换流变压器对绝缘有更高的要求。纤维素绝缘纸与绝缘油组成的油纸混合绝缘介质是换流变压器的主要绝缘材料。在变压器正常运行时,绝缘材料会在热应力的作用下发生热降解,在运行过程中水分也会导致材料的水降解,电应力对材料内部电场分布有重要影响,会导致试样内部电场畸变。这些因素都会引起材料的老化,影响材料的绝缘性能,缩短材料的使用寿命,并导致变压器运行故障,危及电网安全。老化会造成材料内部出现空间电荷注入、积聚、迁移,而空间电荷特性会影响材料的电气特性,因此本文针对这三种老化因素对油纸绝缘在老化过程中的空间电荷特性进行了研究,本文主要工作有：根据换流变压器实际运行条件,设计了三种不同的试验方案,对绝缘油和绝缘纸进行了预处理并制备了油纸绝缘试样。热老化试验中将试样放置在四种温度下加速老化,采用电声脉冲法法测量老化后试样的空间电荷的特性,分析油纸在热老化过程中空间电荷的演变规律,研究老化温度的差异带来老化过程中的空间电荷特性的差异,从阿伦乌尼斯(Arrhenius)方程和势垒能级的角度阐述这种差异性;水分温度联合老化试验以不同含水量的油浸绝缘纸为研究对象,在高温110℃下的高温-水分联合老化的条件下,采用电声脉冲法法测量试样的空间电荷分布,分析了不用含水量的绝缘油纸在高温下老化的演变特性,探讨含水量差异带来的空间电荷特性差异；电热老化试验通过将油纸在130℃的高温以及20 kV/mm的电场下进行电热联合老化,并采用PEA法测量试样的空间电荷特性,分析油纸在电热老化过程中空间电荷的演变规律,研究电热联合老化过程中的电场以及其它特征参量差异,并从陷阱能级的角度分析了电热联合老化对空间电荷的影响。
【关键词】：油纸绝缘 老化 空间电荷 陷阱能级 电声脉冲法 电荷积聚
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM21;TM721.1
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-25
• 1.1 研究背景11-12
• 1.1.1 高压直流输电工程11-12
• 1.1.2 换流变压器等大型设备的绝缘问题12
• 1.2 老化对绝缘系统的影响研究12-19
• 1.2.1 影响老化的因素及其研究现状12-13
• 1.2.2 油纸绝缘系统老化评估方法13-19
• 1.3 空间电荷研究现状19-21
• 1.4 老化因素对油纸绝缘空间电荷的影响研究21-23
• 1.5 本文主要内容老化因素对油纸绝缘空间电荷的影响研究23-25
• 2 空间电荷测量与其他辅助测量技术25-33
• 2.1 概述25
• 2.2 空间电荷相关理论25-29
• 2.2.1 空间电荷测量技术26-29
• 2.3 其他测量技术29-31
• 2.3.1 介电常数29-30
• 2.3.2 外光谱分析30-31
• 2.4 本章小结31-33
• 3 温度对油纸绝缘空间电荷特性的影响33-47
• 3.1 概述33
• 3.2 油浸绝缘纸试样的制备33
• 3.3 试验结果33-46
• 3.3.1 极化过程中空间电荷分布33-38
• 3.3.2 极化过程中试样内部的电场分布38-39
• 3.3.3 去极化过程中试样内部的空间电荷分布39-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 高温-水分对油纸绝缘空间电荷的影响47-63
• 4.1 概述47
• 4.2 油纸试样的制备47-48
• 4.3 试验结果48-58
• 4.3.1 极化过程中空间电荷分布48-54
• 4.3.2 极化过程中试样内部电场分布54-56
• 4.3.3 去极化过程中试样内部电场分布56-58
• 4.4 特征量提取与讨论58-62
• 4.5 本章小结62-63
• 5 电热联合老化对油纸绝缘空间电荷特性的影响63-75
• 5.1 概述63
• 5.2 油浸绝缘纸试样的制备63-64
• 5.3 试验结果64-67
• 5.3.1 加压时的空间电荷特性64-66
• 5.3.2 撤压时的空间电荷特性66-67
• 5.4 特征量提取与讨论67-73
• 5.5 本章小结73-75
• 6 结论75-77
• 6.1 论文总结75-76
• 6.2 研究展望76-77
• 参考文献77-83
• 作者简历83-87
• 学位论文数据集87

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