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电力变压器是电网中最核心的设备,其可靠运行对电网安全有着重要的影响。变压器油纸绝缘性能的好坏直接决定变压器的运行状况,目前有关影响变压器油纸绝缘老化特性及老化生成物的各种因素研究,以及变压器油纸绝缘系统寿命评估新方法的研究备受国内外研究学者和工程人员的关注。鉴于变压器固体绝缘材料(绝缘纸)寿命决定其使用年限,温度和水分是影响绝缘纸纤维素老化降解最主要的因素,探究清楚温度和水分两因子对变压器油纸绝缘老化特性的影响,提出更适用于变压器油纸绝缘寿命预测的新方法,不仅能进一步完善油纸绝缘老化机理,而且对更好地了解变压器运行状况具有重要的工程实际意义。本文以油浸变压器内广泛应用的25#变压器油、普通牛皮纸和电工用铜为实验原料,模拟变压器实际生产流程,制作初始水分含量分别为1%、3%、5%的油纸绝缘试品,并将三个含水量的油纸绝缘试品分别在90℃、110℃和130℃下进行了长期的加速热老化。细致分析了90℃、110℃和130℃下不同含水量油纸绝缘试品在老化过程中绝缘纸聚合度、绝缘纸水分含量、绝缘油水分、绝缘油酸值和绝缘油糠醛含量的变化规律,以及上述老化特征产物变化规律和油纸绝缘老化状态的关系。在研究温度和水分对油纸绝缘老化特征产物生成规律影响的基础上,运用聚合度损失累积动力学模型分析了本文所得温度和水分协同作用下的绝缘纸聚合度变化规律,并建立了基于时温叠加理论及聚合度损失累积模型的温度和水分协同作用下的油纸绝缘寿命预测模型。研究获得的主要结论有:①老化温度和绝缘纸初始水分含量越高,油纸绝缘试品的老化速度越快,温度和水分对油纸绝缘的老化有协同增效作用;②油纸绝缘系统水分含量会影响糠醛、酸等在油纸中的分配比例,导致油中糠醛含量和油酸值增加的速率与绝缘纸聚合度下降的速率不完全对应。建议工程实际中在根据油中糠醛含量或油酸值来评估变压器油纸绝缘老化状态时,应充分考虑变压器受潮程度等影响因素;③绝缘纸聚合度损失累积动力学模型能很好地描述温度和水分作用下的油纸绝缘试品老化过程中绝缘纸聚合度变化规律;④通过时温平移因子计算了温度和水分协同作用下油浸绝缘纸的表观活化能,其值为(101±15) kJ/mol;⑤首次建立了基于时温叠加理论及聚合度损失累积模型的温度和水分联合作用下普通变压器绝缘纸在矿物油中老化的寿命模型方程式(4.11),该模型可预测温度和水分两因子作用下油纸绝缘的老化寿命。