变压器内绝缘材料的研究

作者: 东莞市美鑫绝缘材料有限抖阴软件 日期: 2021-08-16 人气: - 评论: 0

    我国自然资源蕴藏和区域经济发展的不均衡性,使超、特高压输变电技术成为电力输送总趋势。变压器是超、特高压输变电系统中的核心设备,其发展呈现出电压高、容量大、体积小、质量小等特点,这就对变压器的内绝缘水平提出更高要求。绝缘纸是变压器中普遍应用的绝缘介质,其绝缘性能的优劣总体上决定着设备的绝缘水平,并影响其运行可靠性和服役寿命。变压器在运行过程中,内部绝缘介质在电场作用下容易产生空间电荷,它们的积聚、输运、消散将使材料内部电场分布畸变,导致绝缘外部电场削弱,绝缘内部局部电场加强,引起材料老化过程加速,致使变压器绝缘性能劣化。特别是直流电力设备在进行反极性操作时,因空间电荷引起绝缘材料的反极性效应更容易造成绝缘的损伤而形成事故。因此,对绝缘介质材料的空间电荷特性进行研究,有利于理解绝缘材料内部空间电荷的输运机理,更加深刻的认识材料物理化学微观结构和电气性能之间的关系,以便于改进绝缘材料的绝缘性能,并为开发和设计新型绝缘材料提供理论依据,这对提升变压器的运行可靠性及延长其使用寿命具有实用价值和理论意义。

    电声脉冲法是目前常用的空间电荷密度分布测量方法。它将绝缘介质置于恒定的直流电场中,电荷将会沿电场方向在介质体内定向进行注入、迁移和积聚,便于直观的观测试样体内空间电荷的演变情况。为理解空间电荷对绝缘介质材料绝缘性能的影响机制,国内外学者开展了大量的研究工作,研究对象多以电力电缆绝缘用聚乙烯为主,分别考察了空间电荷对电树与水树、绝缘老化与击穿、空间电荷包、微观形态与改性等现象的影响,从场强、电压极性、温度、结晶形态、起始阈值等角度,讨论了空间电荷在绝缘材料内的注入、积聚与消散特性,提出了多种纳米添加剂材料改性方案,对理解空间电荷影响绝缘性能的作用机制提供了理论支撑。但目前针对变压器绝缘纸空间电荷特性的深入研究较少,有学者对天然纤维绝缘纸的空间电荷特性进行了初步探索,研究了天然纤维绝缘纸中空间电荷的注入阈值和分布特性,而对以Nomex绝缘纸为代表的合成纤维绝缘纸的空间电荷特性研究还鲜见报道。

    目前,合成纤维绝缘纸正被推广应用于各种新型变压器的绝缘系统中。研究表明,其良好的热稳定性能和电气性能,使其在<200°C下变压器运行环境中能确保介电常数、介质损耗角、机械强度受温度影响较小,从而具有比传统植物纤维绝缘纸更加优良的绝缘强度和绝缘可靠性,以实现提高变压器的绝缘水平。此外,其优异的机械性能和抗潮性,可降低温度和水分对材料绝缘性能的劣化,为延长变压器使用寿命提供可能性。由于合成纤维绝缘纸具有比植物纤维绝缘纸更好的电气、机械和化学性能,其应用研究已引起了学者的关注。


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