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文檔簡介
1、本文是國家自然科學基金面上項目“礦用干式變壓器Nomex絕緣老化機理研究”(項目編號:51577123)的主要研究內(nèi)容之一,它是針對礦用干式變壓器主絕緣老化問題提出的。Nomex絕緣紙以其良好的機械性能、電氣性能及熱穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用于高壓電機與變壓器。國內(nèi)外絕大多數(shù)礦用干式變壓器采用了Nomex絕緣方式。礦用干式變壓器運行于煤礦井下溫度高、濕度大、干擾多的特殊環(huán)境中,常常遭受井下供電系統(tǒng)的各種過電壓及過電流的影響。這些因素聯(lián)合作用加速了
2、變壓器Nomex絕緣的老化,導致其電氣與機械性能下降,以致引發(fā)各種絕緣故障,并造成煤礦火災(zāi)事故及無計劃停電事故。然而礦用干式變壓器Nomex絕緣的老化機理尚不明確,以致于無法獲知變壓器的絕緣狀態(tài)。因此研究礦用干式變壓器Nomex絕緣的老化機理及評估方法具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。
長期以來,在變壓器絕緣老化機理及評估方法上,國內(nèi)外學者主要針對油浸式變壓器絕緣進行了深入研究,得到了絕緣油、絕緣紙及油紙復合絕緣的老化特征和機理,
3、并基于此提出了多種基于老化特征的絕緣評估方法。然而,關(guān)于礦用干式變壓器絕緣老化機理的研究較少,到目前為止尚未形成其絕緣老化的理論體系和評估方法。因此,本文以礦用干式變壓器 Nomex絕緣為研究對象,采用試驗與理論分析相結(jié)合的方式,對其電、熱老化機理進行了深入研究。并在此基礎(chǔ)上,對其評估方法進行了探索性研究,分別提出了基于老化特征參量的礦用干式變壓器 Nomex絕緣可靠性評估方法和基于局部放電統(tǒng)計特征PVT(price and volum
4、e trend)圖的礦用干式變壓器Nomex絕緣狀態(tài)評估方法。具體研究內(nèi)容如下:
通過建立熱老化試驗系統(tǒng),確定應(yīng)力因子強度和老化策略,在溫度為180℃、水分為60%RH條件下,對Nomex絕緣紙進行了熱老化試驗,測量了不同熱老化階段Nomex絕緣紙的熱老化特征參數(shù)。分析了熱老化特征參量與絕緣老化狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系,探討了Nomex絕緣紙的熱老化過程及機理。研究發(fā)現(xiàn),Nomex絕緣紙在水分存在的情況下分解溫度明顯降低;Nomex絕緣
5、紙電氣性能參量下降不明顯,聚合度隨老化時間顯著下降;Nomex纖維寬度、纖維透明度及表面光滑度均隨老化時間呈下降趨勢。
通過建立電老化試驗平臺,設(shè)計匝間絕緣老化模型,對Nomex絕緣紙進行了1.6kV的電老化試驗,測量了不同電老化階段 Nomex絕緣紙的電老化特征參量。分析了電老化特征參量與絕緣老化狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系,探討了 Nomex絕緣紙的電老化過程及機理,并比較了電、熱應(yīng)力對Nomex絕緣紙老化影響的異同。研究發(fā)現(xiàn)Nomex
6、絕緣紙聚合度的老化規(guī)律與熱老化過程中類似,但相比而言下降速度較低;絕緣表面漿粕及纖維交叉處出現(xiàn)了很多局部缺陷,并沿著纖維伸展方向逐漸擴展,說明其分解始于這些絕緣薄弱環(huán)節(jié)。
基于Nomex絕緣紙聚合度、局部放電及微觀形態(tài)老化特征參量,分別建立了劣化模型、回歸模型和專家評判模型;將三種模型融合,提出了基于Nomex絕緣紙老化特征參量的可靠性評估方法,實現(xiàn)了多參量融合的可靠性評估。通過方法功能測試,驗證了可靠性分析方法正確性。
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