基于羧酸类物质变化的电力变压器油纸绝缘热老化新特征量的研究

发布时间：2017-10-05 12:00

  本文关键词：基于羧酸类物质变化的电力变压器油纸绝缘热老化新特征量的研究

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【摘要】：油浸变压器是电力系统中最重要的设备之一,如出现故障将给企业和国民经济带来巨大的经济损失。变压器绝缘性故障是导致其发生事故的主要原因,而变压器油纸绝缘热老化又是变压器故障的主要原因之一。为了提高电力设备运行的可靠性和经济性,防止变压器突发性恶性事故发生,探寻准确地评估电力变压器油纸绝缘热老化状态和预测变压器剩余寿命的方法意义重大。本文开展了基于羧酸类产物测定的油浸变压器绝缘老化新特征量的研究。全文共分四部分。第一部分综述了变压器油纸绝缘热老化特征量的研究现状和变压器老化特征产物检测方法的研究现状,阐述了油浸变压器油纸绝缘老化特征量研究的意义。第二部分着重就电力变压器油中酸类物质的生成规律和变压器热老化状况的相关性进行了研究。以油纸绝缘降解生成的羧酸类物质为老化特征量,在130℃下进行变压器油纸绝缘加速热老化实验,同时跟踪测定了老化过程中变压器油中的糠醛含量和介质损耗因数,分析了模拟老化条件下生成酸类物质的规律,并与变压器老化特征量糠醛和介质损耗因数的变化规律进行了对比分析。实验结果表明:(1)在变压器油纸绝缘热老化过程中,老化生成酸类物质的反应分为两个阶段。第一阶段为反应的诱导阶段,热裂解生成少量的自由基,诱导老化反应的发生,生成酸性物质的反应速度较慢。第二阶段为老化的发展阶段,生成酸性物质的反应为自由基增加的链反应,其反应速率常数是诱导阶段的约5-11倍。在老化反应发展阶段,变压器油中酸值快速增加的现象反映了变压器油纸绝缘开始加速劣化的老化状态。(2)在老化反应初期,变压器油中的酸值和糠醛含量均随老化时间的延长而增加,但在老化反应进入诱导阶段后期,在酸值继续增加的情况下,油中糠醛的含量则出现下降,此后,油中的糠醛含量便不能正确反映变压器纸绝缘的老化状况。(3)老化过程中变压器油中酸值的变化和介质损耗因数的变化具有良好的相关性,生成酸类物质反应速率的快速增加,与变压器油绝缘性的快速下降相一致。根据变压器构造和产生的酸类物质特性进行理论分析和推导,亦得到在油纸绝缘老化过程中老化的电气特征量介质损耗因数值与生成酸类物质的含量呈正比关系。上述研究结果表明,油中酸值可较为准确的反映变压器油纸绝缘的劣化状况。通过同时测定变压器油中的酸值、糠醛和介质损耗因数的变化,可较为准确地评估热老化过程中变压器油纸绝缘的整体状态。第三部分针对在变压器油纸绝缘老化后期出现的油中酸值加速增加与糠醛含量出现下降的现象,开展了热老化过程中变压器油中糠醛和糠酸含量的测定及其与酸值变化的关系分析。建立了离心萃取-高效液相色谱测定变压器油中糠醛和糠酸含量的分析方法。研究了模拟油样的配制方法、色谱条件、稀释剂种类和用量及萃取剂的种类和pH值、萃取时间、萃取剂的体积等对萃取效果的影响。在优化的条件下,测定糠醛的方法线性范围为0.1mg/L~40.0mg/L,检测限为19.1μg/L。测定糠酸的线性范围为0.05mg·L-1~5.0mg·L-1,检测限为9.6μg/L。将该方法用于实际老化油样中糠醛和糠酸的测定,老化变压器油样中糠醛的加标回收率为100.0%~109.5%,糠酸的加标回收率为82.9%~86.8%。将不同老化时间的油+纸老化样中的糠醛和糠酸含量与老化过程中的酸值变化进行对比分析发现,在本实验条件下,随着老化时间的增加,老化试样的油中糠醛和糠酸含量均呈现出单调递增趋势,在老化进入发展阶段糠醛含量开始降低的同时,糠酸含量则快速增加,且与油中酸值的快速增加的趋势相同。作为糠醛的降解产物,糠酸含量在热老化过程中的变化也反映了变压器油中其它生成的羧酸类物质的变化趋势。第四部分对已做工作进行了总结,并对今后进一步开展工作提出了建议。
【关键词】：变压器 油纸绝缘 热老化 特征量 羧酸类物质 测定
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM855;TB30
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 油浸式变压器油纸绝缘老化研究的意义12-13
• 1.2 变压器油纸绝缘热老化研究现状13-16
• 1.3 老化变压器油中特征产物检测方法的研究现状16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 第二章 变压器油中酸类物质的生成规律和变压器热老化状况分析19-34
• 2.1 试剂与仪器20
• 2.1.1 实验试剂及材料20
• 2.1.2 实验仪器20
• 2.2 模拟老化实验设计20-24
• 2.2.1 模拟老化实验装置设计20-23
• 2.2.2 老化温度的选择23
• 2.2.3 模拟老化实验方法23-24
• 2.2.3.1 样品的前处理23-24
• 2.2.3.2 样品的老化方案24
• 2.3 分析方法24-25
• 2.3.1 酸值的测定方法24
• 2.3.2 糠醛的测定方法24
• 2.3.3 介质损耗因素的测定方法24
• 2.3.4 高效液相色谱分析24-25
• 2.4 结果与讨论25-33
• 2.4.1 不同物质对油纸绝缘生成酸类物质反应的影响25-27
• 2.4.2 铜对纸绝缘降解生成酸类物质反应的影响27-28
• 2.4.3 热老化过程中糠醛含量与油中酸值的关系28-30
• 2.4.4 热老化过程中介质损耗因数变化与酸值的关系30-33
• 2.5 小结33-34
• 第三章 热老化过程中糠醛和糠酸的测定及其与酸值的关系分析34-57
• 3.1 试剂与仪器36-37
• 3.1.1 实验试剂及材料36
• 3.1.2 实验仪器36-37
• 3.2 溶液和模拟油样的配制37
• 3.2.1 标准溶液的配制37
• 3.2.2 模拟油样的配制37
• 3.3 分析与计算方法37-40
• 3.3.1 检测波长的选择37-38
• 3.3.2 高效液相色谱分析38-39
• 3.3.3 样品的离心萃取39
• 3.3.4 计算方法39-40
• 3.4 结果与讨论40-55
• 3.4.1 糠醛和糠酸测定的HPLC方法的研究40-45
• 3.4.1.1 淋洗模式的选择41-42
• 3.4.1.2 缓冲溶液浓度对分离情况的影响42-44
• 3.4.1.3 糠醛和糠酸的检测波长选择44-45
• 3.4.2 变压器油中糠醛和糠酸的离心萃取条件选择45-51
• 3.4.2.1 萃取剂的选择45
• 3.4.2.2 稀释剂用量的研究45-46
• 3.4.2.3 萃取剂pH的选择46-47
• 3.4.2.4 涡旋时间的选择47-48
• 3.4.2.5 离心转速的选择48-49
• 3.4.2.6 离心时间的选择49
• 3.4.2.7 萃取剂体积的选择49-51
• 3.4.3 方法的线性范围和检出限51-52
• 3.4.4 方法的可行性52-54
• 3.4.4.1 热老化油样的检测52-53
• 3.4.4.2 加标回收率实验53
• 3.4.4.3 与现行电力行业标准的检测结果比较53-54
• 3.4.5 油纸绝缘热老化过程中糠醛和糠酸及酸值的关系分析54-55
• 3.5 小结55-57
• 结论与展望57-59
• 参考文献59-68
• 致谢68-69
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录69

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本文编号：976654