微水暂态扩散特性对油纸绝缘电介质响应的影响机理研究

油浸式变压器的微水将严重影响其绝缘纸的电气寿命和机械寿命，采用电介质响应法评估油纸绝缘微水状态已成为研究热点。一些特殊工况下的变压器，如牵引变压器（冲击性负荷导致内部温升频繁地急剧变化）绝缘纸中的微水经常处于极不平衡状态，对电介质响应法评估绝缘状态造成很大的影响，其规律和机理尚缺乏系统的研究。本项目基于微观测试、宏观实验和有限元分析，研究时变不均匀温度场下油纸绝缘及其微孔中微水的暂态分布特征；进而基于微孔界面极化和主界面极化建立电介质响应的有限元模型；据此，结合实验揭示油纸绝缘中微水随绝缘纸厚度和平面不均匀分布等暂态特性对电介质响应的影响规律和影响机理；构建不同微水暂态特性下油纸绝缘电介质响应曲线的数据库，建立微水不均匀分布时电介质响应的表达式，找出其主要参量与微水暂态特性的映射关系，为电介质响应法评估油纸绝缘中微水的暂态状态、以及微水极不均匀分布时的绝缘状态提供理论基础。

油浸式变压器的微水将严重影响其绝缘纸的电气寿命和机械寿命，采用电介质响应法评估油纸绝缘微水状态已成为研究热点。为了揭示油纸绝缘中微水的暂态特性对电介质响应的影响规律和影响机理，找出两者之间的映射关系。本项目进行了以下研究：1）动态温度场作用下微水在油纸绝缘及微孔中的暂态分布特征；2）微水暂态特性对油纸绝缘电介质响应的影响及机理；3）基于电介质响应评估油纸绝缘微水暂态状态。.其中特点在于：1）确定微水在微孔中绝缘油和邻近纤维中的分布特征：以菲克扩散定理为理论基础分析油纸绝缘水分扩散过程，采用分析天平称重测定绝缘纸中水分，卡尔费休滴定法测定绝缘油中水分，理论分析和测试结果表明：自然指数函数的平衡时间受温度、油纸绝缘中微水的稳态浓度、绝缘纸的厚度和透水方式等因素的影响，各因素对平衡时间的影响是互相独立的。研究了不同老化程度绝缘纸在空气中和绝缘油中对水分吸附含量的不同，其原因是：空气中，老化绝缘纸无定形区增大，聚合度降低，附着在绝缘纸孔隙中的亲水性杂质导致绝缘纸吸水性增加；油纸绝缘中，亲水性杂质溶解于油中，比表面积的下降导致亲水基团的减少使得吸附水分的含量降低。2）采用扩展德拜模型建立油纸绝缘试样的界面极化电路模型，获得相关参数，并设计实验验证其有效性。建立了油纸绝缘电导率及介电常数非线性任意变化的介电模型（时域及频域），推导了宏观测电体自身结构和电性质定量关系。基于微水分布不平衡的介电模型，根据油纸复介电常数及电导率与微水关系，对油纸微水扩散暂态的油纸绝缘频率响应进行数值计算，通过实验验证了数值计算的有效性。微水分布不平衡，引入了微水浓差极化，油纸绝缘的电介质响应变化较大，低频段的弛豫特征更明显，弛豫中心频率向高频方向移动，低频段介质损耗减小更为明显。.取得成果：培养硕士2名，博士1名，在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表或录用论文12篇，SCI检索2篇，EI检索12篇，授权发明专利1项，申请发明专利1项。