标准雷电冲击电压下绝缘油流注放电模式及其对油间隙击穿特性的影响

发布时间：2020-05-16 10:06

【摘要】：矿物绝缘油作为高压电气设备主要液体绝缘介质已在电力系统内得到了广泛应用,随着对环境保护以及防火性能的要求越来越严格,酯类液体电介质开始应用到电力设备绝缘当中。目前,以FR3为代表的酯类绝缘油以其具有的生物降解性好、燃点高、无毒等优点,被视为传统矿物绝缘油的可能替代品之一。新型绝缘油的绝缘性能研究对电力设备及电力系统的安全运行具有极其重要的意义。国内外电力系统的运行经验表明,电力设备在承受长时间工作电压的同时,还承受各种短时间的冲击电压作用,因此了解绝缘液体在短时冲击电压作用下的绝缘性能十分重要。本文研究了两种绝缘油(矿物绝缘油KI 25X和植物绝缘油FR3)在正极性标准雷电冲击电压作用下,不同流注模式发展特性及其对绝缘油击穿特性的影响,同时将破坏性效应模型应用到绝缘油击穿预测,作为绝缘性能的评估工具。本文的主要工作内容如下:(1)搭建了用于绝缘油中流注发展速度和击穿特性观测的冲击电压试验平台,考虑到正极性雷电冲击电压下,绝缘油具有更低的击穿电压和加速电压,试验中选用正极性雷电冲击作为试验电压波形。同时本试验主要考核绝缘油自身材料特性,故试验电极选用针-板电极进行。试验平台利用电容分压器记录放电过程中绝缘油间隙所承受的电压波形,利用光电倍增管(PMT)记录放电发展过程中流注的光信号,利用高速相机拍摄流注发展过程中的形状。(2)对比研究了矿物绝缘油KI 25X和植物绝缘油FR3击穿过程中流注发展和击穿特性。首先,获得了矿物绝缘油KI 25X和植物绝缘油FR3的10mm、30mm和48mm针板间隙伏秒特性。然后,根据间隙距离和击穿时间的关系,对间隙击穿过程中流注平均发展速度进行了计算,获得了不同击穿电压下的快慢流注发展模式对应的加速电压,通过二参数-威布尔分布获得两种绝缘油在不同间隙距离下的击穿概率分布规律和50%击穿电压;最后,从50%冲击击穿电压和加速电压两方面对比分析得到矿物绝缘油KI 25X和植物绝缘油FR3中流注发展和击穿特性的差异。(3)尝试利用破坏性效应模型开展了绝缘油间隙击穿特性以及放电时延预测研究。通过对试验得到的击穿试验数据的处理计算,获得了标准雷电冲击电压作用下针板绝缘油间隙DE模型方程DE((),_0,,);根据DE模型方程预测了标准雷电冲击电压作用下针板绝缘油间隙的击穿时间,并与试验数据进行对比,分析了预测模型的主要影响因素。
【图文】：

黑箱,油缸,矿物绝缘油,油样

图 2-2 遮光黑箱内部油缸及 PMT2.2 试验油样和电极2.2.1 矿物绝缘油的制备试验采用克拉玛依产 KI 25X 型矿物绝缘油。为保证各组试验中油样的初始参数相近，使得各组试验数据具有对比参考作用，，需要对新变压器油进行预处理。处理方法与文献[20]中处理方式一致。首先利用孔径为 0.45μm 的有机滤膜过滤将新变压器油过滤一次，去除新油中的颗粒杂质，图 2-3 为试验用隔膜真空过滤机。随后将过滤好的油样放置于气压低于 133 Pa，温度恒定在 80 C 的真空干燥箱中持续干燥 48 小时，图 2-4 为试验用真空干燥箱。经处理后的油样，通过卡尔费休水分测定仪（如图 2-5）测试水分含量低于 20mg/L。即得到试验用矿物绝缘油油样。

真空过滤机

隔膜真空过滤机
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM855

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