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基于频域介电谱的变压器油微水在线监测及纳米材料智能除水技术研究与应用

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成果主要完成人

秦 威、刘 熊、王 谦、龙英凯、李 勇、陈正宇、宋 伟、熊觊新

项目概况

变压器是输电系统最重要的设备之一,是电网中能量转换和传输的核心。油纸绝缘系统是变压器的主绝缘系统,为绝缘油与绝缘纸混合的两相复合绝缘系统。在运行过程中,长期受到热、水分、氧气、电场、机械力等应力的作用而发生老化,导致其绝缘性能和机械性能下降,且这种变化通常是不可逆的,只能通过更换材料改善绝缘性能。油纸绝缘在老化过程会产生糠醛、酸、呋喃化合物以及H2、CO、CO2等故障气体,这些老化产物又进一步促进绝缘材料的降解,最终导致绝缘失效,而造成运行故障,给电力系统带来严重的后果。由此可见,为保障变压器安全稳定运行,必须对油纸绝缘系统的劣化模式及相关的老化特征信息予充分细致的研究,并不断探索有效可行的变压器油纸绝缘老化程度评估方法,适时给出合理的检修与更换策略,将变压器故障发生率降到最小。 而水分是导致油纸绝缘老化的重要因素,会对绝缘纸的机械强度和电气强度造成严重破坏。有研究表明,绝缘纸的机械寿命会随着水分含量的增加迅速减小,热老化速度也将成倍增加。此外,水分还是油、纸纤维素等高分子材料化学降解反应的催化剂,对材料降解老化产生不可逆的加速作用。由此可见,油纸绝缘系统水分含量评估应是变压器故障诊断的一个重要环节,对评估变压器油纸绝缘的老化状态具有重要的工程意义。 本次研究开发一种变压器绝缘油纸系统在线除水装置,通过对绝缘油的循环过滤,能在变压器运行时有效去除油中的微量水份,确保油的绝缘强度,有效提高油纸绝缘的安全性和可靠性,从而减少维护工作量和停电检修次数,延长变压器的使用寿命,解决绝缘油处理与设备停电之间的矛盾。可以提高变压器运行可靠性,监测数据为变压器油纸绝缘系统的老化及寿命评估提供理论支撑。采用本项目成果后,有效保障变压器油纸绝缘系统性能,且无需停电,无需抽油换油,大大降低了检修难度,节约检修时间,由以前的定检变为现在的实时在线监测与除水。也避免由于检修带来的设备二次伤害,有力保证了设备可靠性。还可以及时排查因变压器含水量过大导致的故障。