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電工絕緣紙電氣性能的調(diào)控方法

發(fā)布時(shí)間:2023-09-19 08:34:53    瀏覽次數(shù):2616次

電力變壓器是電網(wǎng)中能量轉(zhuǎn)換傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備,一旦發(fā)生事故可能造成大范圍停電,對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)各方面造成重大損失。高壓直流輸電工程可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電,并提高輸電效率,在我國(guó)電力系統(tǒng)投資中占比不斷增大。換流變壓器是高壓直流輸電系統(tǒng)的核心設(shè)備之一,對(duì)于絕緣能力的安全可靠性要求更高。國(guó)內(nèi)外高壓直流運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)顯示,電力系統(tǒng)中由絕緣失效而導(dǎo)致的換流變壓器故障占比超過(guò)40%,其絕緣問(wèn)題是影響直流輸電可靠性的關(guān)鍵。油紙復(fù)合絕緣作為變壓器中的主要絕緣介質(zhì),其絕緣性能的優(yōu)劣將直接影響變壓器的運(yùn)行可靠性。 纖維素絕緣紙因其成本低廉等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于油浸式變壓器。在變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,天然纖維素易受到電場(chǎng)、溫度水分等影響,發(fā)生老化降 解。當(dāng)變壓器正常運(yùn)行時(shí),電壓若超過(guò)油紙絕緣復(fù)合絕緣系統(tǒng)的耐受電壓強(qiáng)度,將會(huì)發(fā)生絕緣擊穿,而絕緣紙屬于變壓器中的固體絕緣材料,在運(yùn)行期間無(wú)法更換,擊穿后將引起不可逆的絕緣故障。

在交流和直流情況下,油紙復(fù)合絕緣系統(tǒng)中的電場(chǎng)分別按容性和阻性分布,而現(xiàn)有纖維素絕緣紙介電常數(shù)約為變壓器油的2倍,電阻率與變壓器油相差2~3個(gè)數(shù)量級(jí),變壓器內(nèi)部電場(chǎng)分布嚴(yán)重不均。針對(duì)該問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用多種算法并利用仿真模擬的方式對(duì)油紙絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以降低在絕緣介質(zhì)上的場(chǎng)強(qiáng),進(jìn)而提高絕緣強(qiáng)度,但是這些方式未能從根本上解決問(wèn)題。換流變壓器在運(yùn)行過(guò)程中,長(zhǎng)期受到交直流復(fù)合電場(chǎng)以及機(jī)性反轉(zhuǎn)等復(fù)雜工況的影響,電場(chǎng)分布更為復(fù)雜,設(shè)計(jì)難度加大,也更易引起絕緣擊穿。絕緣紙作為決定變壓器可靠穩(wěn)定運(yùn)行的重要組分,其介電常數(shù)及電導(dǎo)率的改變可直接影響變壓器中電場(chǎng)分布,因此, 調(diào)控絕緣紙電氣性能是提高油紙絕緣強(qiáng)度的根本和關(guān)鍵。 

國(guó)內(nèi)外在探索通過(guò)制備工藝調(diào)控絕緣紙的性能方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)。此外,其他電介質(zhì)材料的改性手法也逐漸被用于纖維素絕緣紙的改性上,且有部分改性絕緣紙得到實(shí)際應(yīng)用。但是在絕緣紙的電氣性能調(diào)控過(guò)程中,各種方法通常均會(huì)涉及對(duì)絕緣紙結(jié)構(gòu)、組分的影響,進(jìn)而影響絕緣紙的擊穿強(qiáng)度。為提高油紙復(fù)合絕緣擊穿強(qiáng)度,在調(diào)控其介電常數(shù)及電導(dǎo)率的同時(shí),還需避免對(duì)絕緣紙擊穿強(qiáng)度造成負(fù)面影響。綜合考慮調(diào)控方法對(duì)絕緣紙電氣性能的影響,使絕緣紙和變壓器油介電特性相匹配,提高變壓器絕緣的可靠性。


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