油纸绝缘柱板模型的沿面放电损伤特性研究

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油纸绝缘介质交界面是变压器内绝缘的薄弱之处,由此处引发的沿面放电威胁着变压器的安全、可靠运行;且随着油纸绝缘的老化,由沿面放电导致的变压器绝缘失效概率增加。因此深入研究油纸绝缘介质沿面放电的损伤特性,对于丰富油纸绝缘击穿理论,开发新型耐局部放电绝缘材料,提高基于局部放电的绝缘故障诊断能力,从而从根本上抑制或减缓局部放电对绝缘材料的损伤,无疑具有重要理论意义和工程应用前景。  在实验室条件下模拟油纸绝缘实际预处理过程,并对预处理后的油纸绝缘样品开展了130℃热老化试验。其次,对柱板模型的油纸绝缘介质沿面放电损伤过程进行了录像;应用 COMSOL软件仿真了试品的电场分布;采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)分析了油浸绝缘纸板损伤后的微观形貌。最后,分析了不同老化阶段的油纸绝缘样品对沿面放电特性的影响,并针对老化后期的油纸绝缘样品,应用逐步升压法,初步探究了沿面放电作用下的绝缘材料损伤与局部放电模式的关联性。论文取得的主要成果如下:  ①研究获得了油纸绝缘介质沿面放电损伤的宏观过程和损伤后的微观形貌。从录像视频中分析了油纸绝缘表面―白烟‖、―白斑‖、碳痕等损伤形貌。从损伤后的纸板表面SEM结果得出,带电粒子轰击下纤维素链上有固体生成;纤维素链断裂,形成―凹坑‖;―凹坑‖的逐渐扩大,成为了电树枝生长的起点;最后电树枝在绝缘纸板表面和层间方向同时发展,导致绝缘失效。  ②COMSOL电场仿真结果,解释了纸板表面的碳化痕迹;同时得出放电损伤绝缘纸板形成局部缺陷后,在较低的场强下放电也能继续发展。  ③研究得出老化后油纸绝缘交界面起始放电电压降低,且损伤过程中,电树枝在绝缘纸板表面和层间更容易发展。  ④研究获得了老化后期的油纸绝缘介质沿面放电损伤过程中的相位分布(Phase resolved partial discharge,PRPD)谱图变化规律,根据PRPD谱图特征将缺陷发展过程划分为不同阶段,并初步探究了沿面放电作用下的油纸绝缘介质损伤与局部放电模式的关联性。
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