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水分对绝缘油电气特性的影响

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水分对绝缘油电气特性的影响

发布日期:2023-09-29 作者: 点击:

  变压器绝缘系统由绝缘纸和绝缘油组成,两者密不可分。水对绝缘油的危害非常严重。油中的水分会加速油的变质,使其电气性能变差,降低电气强度。含水量高的油可能会降低甚至失去延缓绝缘纸受潮的作用。当油纸水平衡紊乱时,甚至会导致绝缘击穿。此外,油中的水分会降低局部放电的起始电压,增加局部放电的强度。
  1.油的含水量高,会失去延缓固体绝缘受潮的作用。
  不仅绝缘纸是强吸湿性材料,绝缘油本身也是吸湿性的。叙述了绝缘油在不同空气湿度和温度下的吸湿特性,以及绝缘油在25℃不同相对湿度下的吸湿特性。
  正是因为绝缘油本身吸湿,所以不能防止绝缘纸受潮,只能延缓绝缘纸受潮。根据油纸的水平衡特性,当油中含水量高时,其延缓绝缘纸受潮的作用也会完全丧失。也就是说,在变压器密封系统中,如果油中含水量高,即使堵住了水分入侵的来源,也会有一部分水分因温度降低而从油中迁移出来,被绝缘纸吸收,使绝缘纸的含水量增加。在变压器绝缘系统中,纤维绝缘的水危害远大于油中的水。所以,限制油中水分的实质是控制纤维绝缘材料不受潮。
  2.水分对绝缘油电气特性的影响
  当油的含水量大于15uL/L时,其击穿电压随含水量的增加而迅速下降,这与油中的固体杂质有关。因为工程用油总是含有一定量的固体杂质,如果油没有被润湿,即使有固体杂质,由于其介电系数并不比油大多少,很难形成小桥,所以对油的击穿电压影响不大。当杂质受到湿气影响时,击穿电压会显著降低。油的击穿电不仅随含水量和杂质含量的增加而降低,还与所含固体杂质的性质有关。当油中同时存在水分和纤维杂质时,对油纸绝缘系统的威胁Z大。

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  3.油纸水平衡失调的危害
  由于油纸水分平衡需要在一个稳定的温度下长时间达到,然而变压器的运行温度大多是周期性的,因此往往很难达到的平衡状态。比如温度升高,水分从绝缘纸中运动出来,由于热力和强油循环的影响,容易在油中均匀分布,导致纸中水分分布内湿外干;另一方面,当温度降低时,从油中分离出来的水很难均匀地进入纸的内层,从而使纸外湿内干。如果这种情况发生在电应力高的Z不利区域,那就非常危险了。在油和纸的动态平衡过程中,由于一些水没有被纸吸收或当温度下降到油的浊点附近时,处于悬浮状态的水滴可能会附着在固体绝缘表面或油箱壁上。因为水的介电常数是81,远远高于油或纸的介电常数。因此,在油纸绝缘系统中,水总是倾向于聚集在Z危险的高电场区,尤其是悬浮水更容易向高电场区移动。显然,在动态平衡的过程中,如果出现悬浮水滴,危害会很大。
  须指出,即使达到平衡状态,水在油和纸中的分布一般也不可能完全均匀。稳定低温区绝缘纸的含水量可能更高,如果这个低温区正好处于高电应力状态,会造成更大的危害。
  综上所述,当油纸水平衡紊乱时,不仅会导致绝缘的电气强度下降,严重时还会导致绝缘击穿的危险。
  此外,绝缘油的含水量也加速了油本身的变质。而且油中的水分会降低局部放电的起始电压,增加局部放电的强度。
  由于现代绝缘油的管理水平和油净化处理技术的提高,人们完全可以将油中的含水量降低到很低的水平,如10 ul/L以下,因此在变压器维护中应尽可能降低油中的含水量,并加强对油中含水量的监测和测量。

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