礦用干式變壓器Nomex絕緣老化機(jī)理及評(píng)估方法研究.pdf

1、本文是國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“礦用干式變壓器Nomex絕緣老化機(jī)理研究”（項(xiàng)目編號(hào)：51577123）的主要研究?jī)?nèi)容之一，它是針對(duì)礦用干式變壓器主絕緣老化問(wèn)題提出的。Nomex絕緣紙以其良好的機(jī)械性能、電氣性能及熱穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用于高壓電機(jī)與變壓器。國(guó)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(yùn)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(guò)電壓及過(guò)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(dǎo)致其電氣與機(jī)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(wú)計(jì)劃停電事故。然而礦用干式變壓器Nomex絕緣的老化機(jī)理尚不明確，以致于無(wú)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(jī)理及評(píng)估方法具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　長(zhǎng)期以來(lái)，在變壓器絕緣老化機(jī)理及評(píng)估方法上，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要針對(duì)油浸式變壓器絕緣進(jìn)行了深入研究，得到了絕緣油、絕緣紙及油紙復(fù)合絕緣的老化特征和機(jī)理，

3、并基于此提出了多種基于老化特征的絕緣評(píng)估方法。然而，關(guān)于礦用干式變壓器絕緣老化機(jī)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(píng)估方法。因此，本文以礦用干式變壓器 Nomex絕緣為研究對(duì)象，采用試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方式，對(duì)其電、熱老化機(jī)理進(jìn)行了深入研究。并在此基礎(chǔ)上，對(duì)其評(píng)估方法進(jìn)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(píng)估方法和基于局部放電統(tǒng)計(jì)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(píng)估方法。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　通過(guò)建立熱老化試驗(yàn)系統(tǒng)，確定應(yīng)力因子強(qiáng)度和老化策略，在溫度為180℃、水分為60％RH條件下，對(duì)Nomex絕緣紙進(jìn)行了熱老化試驗(yàn)，測(cè)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(duì)應(yīng)關(guān)系，探討了Nomex絕緣紙的熱老化過(guò)程及機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，Nomex絕緣紙?jiān)谒执嬖诘那闆r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(shí)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(shí)間呈下降趨勢(shì)。
　　通過(guò)建立電老化試驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)匝間絕緣老化模型，對(duì)Nomex絕緣紙進(jìn)行了1.6kV的電老化試驗(yàn)，測(cè)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(duì)應(yīng)關(guān)系，探討了 Nomex絕緣紙的電老化過(guò)程及機(jī)理，并比較了電、熱應(yīng)力對(duì)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(guò)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(kuò)展，說(shuō)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(píng)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(píng)估方法，實(shí)現(xiàn)了多參量融合的可靠性評(píng)估。通過(guò)方法功能測(cè)試，驗(yàn)證了可靠性分析方法正確性。