變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備,其可靠運(yùn)行對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全至關(guān)重要。絕緣件作為變壓器的重要組成部分,一旦發(fā)生故障,將可能導(dǎo)致嚴(yán)重的電力系統(tǒng)事故。因此,深入了解變壓器絕緣件的故障原因、診斷方法以及預(yù)防措施,對(duì)保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。變壓器絕緣件的故障原因多種多樣。首先,設(shè)計(jì)和制造缺陷是導(dǎo)致絕緣故障的重要因素。例如,絕緣材料選擇不當(dāng)、厚度不足或油道設(shè)計(jì)不合理,都可能在變壓器運(yùn)行過(guò)程中引發(fā)故障。其次,運(yùn)行環(huán)境的影響也不容忽視。濕度、溫度以及污染物的存在都會(huì)加速絕緣材料的老化,降低其絕緣性能。此外,過(guò)電壓和過(guò)電流等異常情況也會(huì)對(duì)絕緣件造成損害。在故障診斷方面,油中溶解氣體分析技術(shù)是一種常用的有效手段。通過(guò)對(duì)變壓器油中溶解氣體的成分和含量進(jìn)行分析,可以判斷變壓器內(nèi)部是否存在故障以及故障的類(lèi)型。不同的故障類(lèi)型會(huì)產(chǎn)生不同的氣體特征,例如,熱性故障主要產(chǎn)生甲烷和乙烯,而電性故障則會(huì)產(chǎn)生乙炔和氫氣。利用這些特征,可以較為準(zhǔn)確地確定故障原因和位置。絕緣紙經(jīng)特殊處理后,能耐受高溫而不喪失絕緣性能。山東特高壓絕緣紙
變壓器油試品采用我國(guó)特高壓變壓器選用的克拉瑪依25#油,經(jīng)過(guò)濾油、脫氣、干燥、除渣(濾網(wǎng)孔徑20μm)、真空處理等過(guò)程,達(dá)到GB/T7595要求:微水含量小于10?10?6,油中含氣量體積分?jǐn)?shù)小于2%[21]。同時(shí),為考察溫度(35、50、70℃)、流體壓強(qiáng)(真空、0.05、0.1MPa)、油中含水量(3.68、8.87、15.33μL/L)等因素對(duì)變壓器油電導(dǎo)特性的影響規(guī)律,將以上處理好的試品分別放入不同環(huán)境中進(jìn)行為期12h的處理后,進(jìn)行電導(dǎo)特性試驗(yàn)研究。絕緣紙板試品采用換流變壓器用1mm厚紙板,直徑25mm。3種不同浸油程度的絕緣紙板制備方法包括:1)全浸油紙板制備。根據(jù)IEC60641-2處理方法,將試品在105℃真空環(huán)境下進(jìn)行24h干燥處理,然后采用真空注油的方法使絕緣紙板在90℃條件下浸油24h,以滿(mǎn)足GB/T2688對(duì)浸油率≥9%的要求,其值為10.35%[22];2)半浸油紙板制備。同樣將試品在105℃真空環(huán)境下進(jìn)行24h干燥處理,然后采用真空注油的方法使絕緣紙板在90℃條件下浸油30min,浸油率為4.76%;3)未浸油紙板制備。將試品在105℃真空環(huán)境中干燥24h即用于試驗(yàn)研究。江西異形絕緣紙板全球電氣絕緣紙市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2023年的11.92億美元增長(zhǎng)到2030年的16.78億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率為4.72%。
日本還研制了各種改良的絕緣紙板??紤]到絕緣紙和絕緣紙板的介電常數(shù)εz為4~5左右,比變壓器油的介電常數(shù)εy=2.2高出一倍以上。在電場(chǎng)作用下,復(fù)合絕緣中分擔(dān)的場(chǎng)強(qiáng)與介電常數(shù)成反比,故油中場(chǎng)強(qiáng)比紙板中場(chǎng)強(qiáng)高得多,而油的電氣強(qiáng)度低于紙板,因此,易在油中發(fā)生局部放電,劣化油的品質(zhì)。為了使變壓器油、紙絕緣的電氣強(qiáng)度得到充分利用,降低紙板中的介電常數(shù),可在木質(zhì)纖維中摻合適當(dāng)組分的合成樹(shù)脂纖維制成紙板。目前采用的合成樹(shù)脂為聚甲烯戊烷(介電常數(shù)為2.12)纖維與木質(zhì)纖維摻合成原料制成白紙板,稱(chēng)為PMP紙板。PMP紙板中摻合樹(shù)脂纖維一般在15%左右,新紙板的介電常數(shù)應(yīng)低于3.5,而其他電氣、機(jī)械性能均無(wú)影響。
為研究溫度對(duì)不同老化程度絕緣紙板局部放電的影響,搭建了油紙絕緣沿面放電模型及其實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。采用熱老化方法制備了不同老化程度的紙樣試樣,實(shí)驗(yàn)溫度分別選擇為40℃、60℃及100℃,采用逐步升壓法來(lái)加速局部放電;利用局部放電巡檢儀采集不同溫度及老化程度下的放電特征量進(jìn)行對(duì)比,對(duì)紙板試樣碳化部分進(jìn)行紅外Fourier圖像分析及顯微觀察,并結(jié)合理論進(jìn)行電場(chǎng)仿真分析。結(jié)果表明:在放電前期,溫度對(duì)不同老化程度紙板試樣局部放電的影響較小,放電主要由電極附近的變壓器油產(chǎn)生;在放電后期,放電導(dǎo)致老化紙板試樣表面孔隙周?chē)挠头纸舛a(chǎn)生大量氣體,且溫度越高對(duì)油分解的促進(jìn)作用就越大,放電也越劇烈,從而使相關(guān)放電量增長(zhǎng)加快、幅值增大;直徑為0.125mm氣泡的較大電場(chǎng)強(qiáng)度比直徑為0.25mm氣泡的低,且高電場(chǎng)強(qiáng)度區(qū)域更少;實(shí)驗(yàn)溫度為100℃時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度比實(shí)驗(yàn)溫度為40℃時(shí)增加約1.9~2.5MV/m,且紙板試樣的老化程度越高,其高電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)域就越多。以上實(shí)驗(yàn)研究表明,高溫對(duì)不同老化程度紙板試樣沿面放電的影響比低溫時(shí)更大,在放電后期影響較為明顯,且紙板試樣老化程度越高,受到溫度的影響就越大,高溫時(shí)紙板試樣的老化程度越高其絕緣性能的損壞就越嚴(yán)重。 絕緣紙的主要用途有哪些?
溫度對(duì)絕緣紙板電導(dǎo)特性的影響關(guān)系,溫度對(duì)絕緣紙板電導(dǎo)特性影響的關(guān)系曲線(xiàn),隨著環(huán)境溫度的升高,絕緣紙板的電導(dǎo)性能也相應(yīng)提高。從能帶論觀點(diǎn)來(lái)看,除介質(zhì)本身導(dǎo)帶電子以外,電極上的電子向介質(zhì)中注入亦為載流子的主要來(lái)源。金屬電極中具有大量茲有電子,在電子離開(kāi)金屬時(shí)必須克服一勢(shì)壘,當(dāng)溫度上升后導(dǎo)致金屬中部分電子由于熱的作用具有較高的能量,超過(guò)勢(shì)壘脫離金屬向絕緣紙板中發(fā)射,引起熱發(fā)射電流,并隨著溫度的升高而升高。電器絕緣紙需符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn),確保使用安全。上海定制絕緣紙工藝
菱格上膠絕緣紙:用于油浸式變壓器中的電磁線(xiàn)層間絕緣。山東特高壓絕緣紙
電工絕緣紙是一種在電氣設(shè)備和系統(tǒng)中起到關(guān)鍵絕緣作用的材料。它主要由優(yōu)品質(zhì)的木漿或合成纖維制成,具有良好的電氣絕緣性能和耐熱性能。這種材料能夠防止電流在不需要的路徑中流動(dòng),保障電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。電工絕緣紙廣泛應(yīng)用于變壓器、電動(dòng)機(jī)、電纜等電氣設(shè)備中。在變壓器中,它被用作繞組之間的絕緣層,能夠承受高電壓和大電流,防止電氣擊穿和短路現(xiàn)象的發(fā)生。在電動(dòng)機(jī)中,電工絕緣紙可以保護(hù)線(xiàn)圈不受磨損和腐蝕,提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率和壽命。此外,電工絕緣紙還被用于制作電纜的繞包層,起到保護(hù)電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)、提高電纜絕緣性能的作用。隨著科技的不斷進(jìn)步,電工絕緣紙的制造工藝也在不斷改進(jìn)。現(xiàn)代電工絕緣紙不僅具有更高的絕緣性能和耐熱性能,還能夠滿(mǎn)足環(huán)保和節(jié)能的要求。例如,一些新型電工絕緣紙采用了可降解的材料制成,減少了對(duì)環(huán)境的污染??傊?,電工絕緣紙?jiān)陔姎庠O(shè)備中的應(yīng)用不可或缺,它為電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要保障。隨著科技的不斷發(fā)展,電工絕緣紙的性能和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)得到拓展和深化。山東特高壓絕緣紙