基于羧酸類物質(zhì)變化的電力變壓器油紙絕緣熱老化新特征量的研究.pdf

1、油浸變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，如出現(xiàn)故障將給企業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。變壓器絕緣性故障是導(dǎo)致其發(fā)生事故的主要原因，而變壓器油紙絕緣熱老化又是變壓器故障的主要原因之一。為了提高電力設(shè)備運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，防止變壓器突發(fā)性惡性事故發(fā)生，探尋準(zhǔn)確地評估電力變壓器油紙絕緣熱老化狀態(tài)和預(yù)測變壓器剩余壽命的方法意義重大。本文開展了基于羧酸類產(chǎn)物測定的油浸變壓器絕緣老化新特征量的研究。全文共分四部分。
　　第一部分綜述了變壓

2、器油紙絕緣熱老化特征量的研究現(xiàn)狀和變壓器老化特征產(chǎn)物檢測方法的研究現(xiàn)狀，闡述了油浸變壓器油紙絕緣老化特征量研究的意義。
　　第二部分著重就電力變壓器油中酸類物質(zhì)的生成規(guī)律和變壓器熱老化狀況的相關(guān)性進(jìn)行了研究。以油紙絕緣降解生成的羧酸類物質(zhì)為老化特征量，在130℃下進(jìn)行變壓器油紙絕緣加速熱老化實驗，同時跟蹤測定了老化過程中變壓器油中的糠醛含量和介質(zhì)損耗因數(shù)，分析了模擬老化條件下生成酸類物質(zhì)的規(guī)律，并與變壓器老化特征量糠醛和介質(zhì)損耗因

3、數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行了對比分析。實驗結(jié)果表明：（1）在變壓器油紙絕緣熱老化過程中，老化生成酸類物質(zhì)的反應(yīng)分為兩個階段。第一階段為反應(yīng)的誘導(dǎo)階段，熱裂解生成少量的自由基，誘導(dǎo)老化反應(yīng)的發(fā)生，生成酸性物質(zhì)的反應(yīng)速度較慢。第二階段為老化的發(fā)展階段，生成酸性物質(zhì)的反應(yīng)為自由基增加的鏈反應(yīng)，其反應(yīng)速率常數(shù)是誘導(dǎo)階段的約5-11倍。在老化反應(yīng)發(fā)展階段，變壓器油中酸值快速增加的現(xiàn)象反映了變壓器油紙絕緣開始加速劣化的老化狀態(tài)。（2）在老化反應(yīng)初期，變壓器油

4、中的酸值和糠醛含量均隨老化時間的延長而增加，但在老化反應(yīng)進(jìn)入誘導(dǎo)階段后期，在酸值繼續(xù)增加的情況下，油中糠醛的含量則出現(xiàn)下降，此后，油中的糠醛含量便不能正確反映變壓器紙絕緣的老化狀況。（3）老化過程中變壓器油中酸值的變化和介質(zhì)損耗因數(shù)的變化具有良好的相關(guān)性，生成酸類物質(zhì)反應(yīng)速率的快速增加，與變壓器油絕緣性的快速下降相一致。根據(jù)變壓器構(gòu)造和產(chǎn)生的酸類物質(zhì)特性進(jìn)行理論分析和推導(dǎo)，亦得到在油紙絕緣老化過程中老化的電氣特征量介質(zhì)損耗因數(shù)值與生成酸

5、類物質(zhì)的含量呈正比關(guān)系。上述研究結(jié)果表明，油中酸值可較為準(zhǔn)確的反映變壓器油紙絕緣的劣化狀況。通過同時測定變壓器油中的酸值、糠醛和介質(zhì)損耗因數(shù)的變化，可較為準(zhǔn)確地評估熱老化過程中變壓器油紙絕緣的整體狀態(tài)。
　　第三部分針對在變壓器油紙絕緣老化后期出現(xiàn)的油中酸值加速增加與糠醛含量出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，開展了熱老化過程中變壓器油中糠醛和糠酸含量的測定及其與酸值變化的關(guān)系分析。建立了離心萃取-高效液相色譜測定變壓器油中糠醛和糠酸含量的分析方法。

6、研究了模擬油樣的配制方法、色譜條件、稀釋劑種類和用量及萃取劑的種類和 pH值、萃取時間、萃取劑的體積等對萃取效果的影響。在優(yōu)化的條件下，測定糠醛的方法線性范圍為0.1mg/L~40.0mg/L，檢測限為19.1μg/L。測定糠酸的線性范圍為0.05mg·L-1~5.0mg·L-1，檢測限為9.6μg/L。將該方法用于實際老化油樣中糠醛和糠酸的測定，老化變壓器油樣中糠醛的加標(biāo)回收率為100.0％~109.5%，糠酸的加標(biāo)回收率為82.9%

7、~86.8%。將不同老化時間的油+紙老化樣中的糠醛和糠酸含量與老化過程中的酸值變化進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)，在本實驗條件下，隨著老化時間的增加，老化試樣的油中糠醛和糠酸含量均呈現(xiàn)出單調(diào)遞增趨勢，在老化進(jìn)入發(fā)展階段糠醛含量開始降低的同時，糠酸含量則快速增加，且與油中酸值的快速增加的趨勢相同。作為糠醛的降解產(chǎn)物，糠酸含量在熱老化過程中的變化也反映了變壓器油中其它生成的羧酸類物質(zhì)的變化趨勢。
　　第四部分對已做工作進(jìn)行了總結(jié)，并對今后進(jìn)一步開展