牽引變壓器溫升與微水?dāng)U散特性的研究及其狀態(tài)預(yù)測.pdf

1、電氣化鐵道向著重載運(yùn)輸和高速客運(yùn)專線方向發(fā)展，對牽引供電設(shè)備的絕緣提出了更高要求。同時(shí)“對牽引供電設(shè)備實(shí)施狀態(tài)檢修和壽命管理的必然趨勢”要求對其絕緣破壞機(jī)理及狀態(tài)監(jiān)測等有深入研究。目前關(guān)于牽引變壓器絕緣老化及引起老化的因素等均未見系統(tǒng)報(bào)道。 本文研究了具有沖擊性、不平衡性和非線性的牽引負(fù)荷對變壓器兩大絕緣老化因素(變壓器內(nèi)部溫升、油紙中微水?dāng)U散)的影響，同時(shí)研究基于油中溶解氣體分析的變壓器狀態(tài)預(yù)測方法。用基于電熱模擬原理的熱路法

2、研究不平衡負(fù)荷下三相-兩相牽引變壓器(我國最常用的YNd11接線牽引變壓器和Scott接線牽引變壓器)的繞組溫升計(jì)算和溫升特點(diǎn)；采用流體力學(xué)和熱傳輸原理建立了油流或繞組的動(dòng)量方程、能量平衡方程以及熱傳輸方程研究沖擊負(fù)荷下牽引變壓器繞組溫升特點(diǎn)，分析其熱點(diǎn)溫升頻繁過沖的產(chǎn)生機(jī)理：變壓器負(fù)荷急劇增加時(shí)，油流速度緩慢增大，油道中熱量不能及時(shí)散發(fā)，導(dǎo)致油道溫度及繞組熱點(diǎn)溫度產(chǎn)生過沖；以投入運(yùn)行的變壓器為例，研究溫升對牽引變壓器絕緣老化的影響。根

3、據(jù)已發(fā)布實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用基于參數(shù)擬合的分區(qū)域曲面擬合法獲取任意溫度下油紙絕緣微水穩(wěn)態(tài)分布曲線；采用Fick第二擴(kuò)散定理推導(dǎo)簡單結(jié)構(gòu)油紙絕緣微水?dāng)U散的暫態(tài)分布函數(shù)為時(shí)間常數(shù)變化的指數(shù)函數(shù)，通過仿真分析可知溫度、絕緣厚度、穩(wěn)態(tài)濃度及透水方式與時(shí)間常數(shù)之間互相獨(dú)立；根據(jù)牽引變壓器絕緣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并考慮牽引負(fù)荷下絕緣老化所產(chǎn)生的微水，建立了牽引變壓器油紙絕緣微水?dāng)U散的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)這一模型，提出了基于模型的牽引變壓器絕緣紙中微水濃度監(jiān)測方案。研究絕

4、緣油中溶解氣體在線監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)及故障預(yù)測方法。在線監(jiān)測技術(shù)研究中，重點(diǎn)研究用于檢測故障氣體的半導(dǎo)體傳感器的檢測模型，提出了關(guān)于傳感器響應(yīng)與恢復(fù)特性的三個(gè)假設(shè)：傳感器穩(wěn)態(tài)輸出電阻的對數(shù)與氣體濃度的對數(shù)服從正切關(guān)系，暫態(tài)響應(yīng)特性取決于傳感器當(dāng)前的阻值狀態(tài)和當(dāng)前時(shí)刻的氣體濃度，恢復(fù)特性取決于傳感器當(dāng)前阻值狀態(tài)和下一時(shí)刻的氣體濃度，實(shí)驗(yàn)表明檢測模型有效。故障預(yù)測采用兩種手段：先預(yù)測氣體濃度的變化情況，再根據(jù)預(yù)測所得氣體判斷故障的發(fā)展，預(yù)測過程