基于油紙絕緣熱老化特性的二階動力學(xué)模型改進研究.pdf

1、油浸式電力變壓器是電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運行狀態(tài)與電網(wǎng)安全息息相關(guān)。電力變壓器能否安全穩(wěn)定運行取決于其絕緣性能優(yōu)劣，水分和羧酸對油紙絕緣系統(tǒng)老化速率產(chǎn)生極大影響，水分和纖維素發(fā)生的水解反應(yīng)是纖維素老化的主要形式，水解反應(yīng)使得葡萄糖基間1-4-β-糖苷鍵斷裂而產(chǎn)生短鏈分子，短鏈分子進一步水解成低分子羧酸和水分。雖然油紙絕緣系統(tǒng)中羧酸含量較低，但絕大部分低分子羧酸停留于絕緣紙以及低分子羧酸與水分協(xié)同對絕緣紙老化所產(chǎn)生的加速作用導(dǎo)致其作用不可

2、忽視。目前，國內(nèi)外已有大量關(guān)于水分和羧酸對油紙絕緣系統(tǒng)老化特性影響的研究，但少見關(guān)于羧酸對絕緣紙老化速率影響的定量研究。因此，本文旨在絕緣紙熱老化特性的基礎(chǔ)上定量研究羧酸和水分的協(xié)同作用對絕緣紙老化的影響。
　　目前，研究油紙絕緣老化特性的模型眾多，例如:一階動力學(xué)模型、二階動力學(xué)模型、聚合度累積損失動力學(xué)模型等數(shù)學(xué)模型，但模型的分析精度參差不齊。且常用的絕緣紙老化動力學(xué)模型存在方程參數(shù)意義不明確及老化因素影響因子體現(xiàn)不明確等問題

3、。因此，本文將基于前面對于油紙絕緣熱老化特性研究的基礎(chǔ)上設(shè)計和開展油紙絕緣熱老化實驗，最終基于實驗結(jié)果對二階動力學(xué)模型進行改進和完善。
　　目前，二階動力學(xué)模型的應(yīng)用仍局限于實驗室，工程應(yīng)用價值不高，現(xiàn)有二階動力學(xué)模型應(yīng)用過程中需要對變壓器內(nèi)絕緣紙聚合度進行直接測量，由于測量現(xiàn)場變壓器內(nèi)絕緣紙聚合度時需要對變壓器進行吊罩取芯，在工程中不可實現(xiàn)。另外，眾多因素將對絕緣紙聚合度的測量誤差構(gòu)成影響，致使聚合度測量誤差擴大。因此，本文試圖

4、通過實驗研究建立二階動力學(xué)模型參數(shù)kt0和k2與絕緣紙運行環(huán)境參數(shù)（溫度T、含水量w和羧酸含量v）之間的函數(shù)關(guān)系，以避免對絕緣紙聚合度進行直接測量而導(dǎo)致的測量誤差擴大問題，函數(shù)關(guān)系建立后，將為絕緣紙聚合度數(shù)據(jù)的獲取提供新途徑。在具體實施時，可先測定絕緣油含水量和酸值，通過分布平衡曲線計算絕緣紙含水量和羧酸含量，后通過本文建立的函數(shù)關(guān)系計算二階動力學(xué)模型參數(shù)kt0和k2,將計算而得的kt0和k2代入二階動力學(xué)模型，得到模型參數(shù)已知的二階動

5、力學(xué)模型，最終使用模型對絕緣紙老化狀態(tài)進行評估，對其絕緣壽命進行預(yù)測，模型參數(shù)與絕緣紙運行環(huán)境參數(shù)之間函數(shù)關(guān)系的建立為二階動力學(xué)模型的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　在建立二階動力學(xué)模型參數(shù)與絕緣紙運行環(huán)境參數(shù)之間函數(shù)關(guān)系的過程中，先采用二階動力學(xué)模型對實驗數(shù)據(jù)進行擬合得到絕緣紙初始老化速率kt0和絕緣紙運行環(huán)境常數(shù)k2。并通過對數(shù)據(jù)進一步擬合得到kt0和k2與絕緣紙初始水分含量w、絕緣油羧酸含量v之間的函數(shù)關(guān)系，最終二階動力學(xué)模型得到