植物絕緣油中特征氣體及油紙吸濕特性與納米粒子分散穩(wěn)定性研究.pdf

1、植物絕緣油是一種高燃點(diǎn)、環(huán)保型液體電介質(zhì)，具有良好的絕緣性能，已在配電變壓器中應(yīng)用多年。由于植物絕緣油與礦物絕緣油的理化性能不同，變壓器電、熱故障下植物絕緣油中溶解氣體產(chǎn)生機(jī)制與植物油紙絕緣吸濕特性與礦物絕緣油的具有顯著差異，納米粒子在植物絕緣油中的分散方法也不同于在礦物絕緣油中的方法。隨著植物絕緣油的推廣應(yīng)用，需要對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，從而為植物絕緣油電力變壓器的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行維護(hù)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)學(xué)模型和技術(shù)規(guī)范。
　

2、　 作者針對(duì)上述問(wèn)題，開(kāi)展了變壓器典型故障下植物絕緣油中特征氣體與植物油紙絕緣吸濕特性的研究工作，同時(shí)對(duì)納米植物絕緣油及其穩(wěn)定性進(jìn)行理論分析與試驗(yàn)研究。論文包括以下主要內(nèi)容：
　　 ①對(duì)變壓器典型過(guò)熱和電性故障下的植物絕緣油中溶解氣體特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析并提出了典型故障下的植物絕緣油中特征氣體。在變壓器典型故障的模擬實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了低溫、中溫和高溫等三種過(guò)熱故障與油紙絕緣擊穿及局部放電等電性故障的模擬試驗(yàn)方法，采用IEC三比

3、值法和杜威三角形法對(duì)典型故障下的油中特征氣體進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：在典型故障下，植物絕緣油與礦物絕緣油中的特征氣體具有顯著差異，IEC三比值法與杜威三角形法的分析準(zhǔn)則不適合于植物絕緣油中溶解氣體分析。
　　 ②研究了植物油紙絕緣水分?jǐn)U散特性，根據(jù)費(fèi)克(Fick)第二擴(kuò)散定律，提出了植物油紙絕緣水分?jǐn)U散數(shù)學(xué)模型。通過(guò)植物油紙絕緣水分?jǐn)U散試驗(yàn)，對(duì)植物絕緣油與絕緣紙之間的水分?jǐn)U散系數(shù)進(jìn)行了測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，對(duì)植物油紙絕緣中水分動(dòng)態(tài)分

4、布進(jìn)行了仿真，分析了溫度、絕緣紙厚度和初始水分濃度等因素對(duì)平衡時(shí)間的影響，并與礦物油紙絕緣油的仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。同時(shí)，提出了分析植物油紙絕緣水分?jǐn)U散的二維紅外光譜法，研究了水分在植物油紙絕緣中的擴(kuò)散行為，并與植物油紙絕緣水分?jǐn)U散試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明：水分從植物絕緣油向絕緣紙的擴(kuò)散速率約為從礦物絕緣油向絕緣紙擴(kuò)散速率的一半。
　　 ③采用直接法和間接法對(duì)植物油紙絕緣中水分平衡關(guān)系進(jìn)行了研究，提出并建立了基于分段函數(shù)的

5、油紙絕緣水分平衡數(shù)學(xué)模型。通過(guò)油紙絕緣水分平衡試驗(yàn)，采用直接法和間接法獲得了植物油紙絕緣水分平衡曲線，與礦物油紙絕緣中水分平衡曲線進(jìn)行了對(duì)比分析，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合建立了表征植物油紙絕緣水分平衡特性的分段函數(shù)。與傳統(tǒng)油紙絕緣水分平衡數(shù)學(xué)模型相比，分段函數(shù)數(shù)學(xué)模型能夠更準(zhǔn)確地表征油紙絕緣水分平衡特性。
　　 ④研究了植物油紙絕緣在吸濕情況下的擊穿特性與介電性能，測(cè)試了不同水分情況下的植物絕緣油及其油紙絕緣的工頻擊穿電壓、介電常數(shù)和介質(zhì)損

6、耗等性能參數(shù)，并通過(guò)老化試驗(yàn)，研究了初始水分含量對(duì)植物油紙絕緣的老化性能的影響規(guī)律，測(cè)試了植物油紙絕緣老化過(guò)程中植物絕緣油的工頻擊穿電壓、油酸值、油中糠醛濃度以及絕緣紙聚合度等參數(shù)，揭示了初始水分含量對(duì)植物油紙絕緣老化的影響規(guī)律。結(jié)果表明：水分對(duì)植物油紙絕緣擊穿特性、介電性能以及老化性能的影響與對(duì)礦物油紙絕緣的影響具有顯著差異，植物絕緣油使絕緣紙保持較低的水分含量，延緩了絕緣紙的老化速率。
　　 ⑤采用共沉淀法與油酸及油酸鈉表面

7、改性法，制備出Fe3O4納米粒子改性植物絕緣油，研究了納米粒子在植物絕緣油中的分散穩(wěn)定性，分析了表面活性劑含量、包覆時(shí)機(jī)、加料方式、攪拌時(shí)間等參數(shù)對(duì)納米粒子在植物絕緣油中的分散穩(wěn)定性的影響規(guī)律；同時(shí)，研究了納米植物絕緣油的在標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓下?lián)舸┬阅埽⒘酥参锝^緣油中納米粒子的極化和充電動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)油中空間電荷對(duì)植物絕緣油在雷電沖擊電壓下?lián)舸┨匦缘挠绊戇M(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，加料方式、攪拌時(shí)間和表面活性劑的包覆時(shí)機(jī)對(duì)納米粒子在油中