為研究低溫下水分含量對天然酯絕緣油介電特性的影響,搭建了低溫試驗平臺,在-15～5℃溫度區(qū)間內對不同水分含量天然酯絕緣油進行交流擊穿試驗、直流擊穿試驗和工頻介電特性測量。結果表明:低溫下天然酯絕緣油的擊穿電壓隨著溫度的降低呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢,其中直流擊穿電壓小于交流擊穿電壓,隨著水分含量的增加,交、直流特性曲線逐漸接近;低溫條件下水分的形態(tài)變化會影響天然酯絕緣油的介質損耗因數(shù),隨著溫度的降低,天然酯絕緣油的介質損耗因數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,并在-5～0℃內出現(xiàn)極大值,但在低含水量時溫度對其介質損耗因數(shù)影響不大,水分的存在會增大天然酯絕緣油的介電常數(shù),而溫度變化對天然酯絕緣油的介電常數(shù)影響不大。 

【文章來源】：絕緣材料. 2020,53(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

低溫試驗平臺

油杯結構

對不同含水量油樣進行不同溫度下的擊穿試驗，結果如圖3所示。從圖3可以看出，隨著油樣中水分含量的增加，天然酯絕緣油的交流擊穿電壓值明顯減��；在降溫初期，隨著溫度的降低，擊穿電壓值減小，當溫度降低到一定值時，擊穿電壓出現(xiàn)極小值，隨著溫度的繼續(xù)降低，擊穿電壓值增大。從圖3還可以看出，天然酯絕緣油的直流擊穿特性與交流擊穿特性呈現(xiàn)相同的變化趨勢，但變化幅度沒有交流電壓下那么明顯。此外，在同一含水量條件下，天然酯絕緣油的直流擊穿電壓普遍低于其交流擊穿電壓，并且隨著水分含量的增加，直流擊穿特性曲線與交流擊穿特性曲線逐漸接近。實際運行中變壓器內存在水分是不可避免的，并以溶解水、游離水和乳化水3種形態(tài)存在于油中。其中，游離水和乳化水的存在會大幅影響絕緣油的擊穿強度[13]。這是因為水屬于極性介質，在外加電場的影響下會沿著電場方向排列，這兩種水分會在外加電場的影響下形成導電“水橋”，從而顯著減小天然酯絕緣油的擊穿電壓。而水分在天然酯絕緣油中的形態(tài)又取決于環(huán)境的溫度和水分的含量。當溫度較高時，天然酯絕緣油對水分的溶解度較大，水分以溶解水的形態(tài)存在，對擊穿電壓的影響較小。當溫度緩慢降低時，天然酯絕緣油對水分的溶解度逐漸減小，溶于天然酯絕緣油中的水分會慢慢析出形成小液滴。由于水分子是極性分子，會在電場作用下拉長形成橢球液滴，這種極性橢球液滴的存在會導致局部電場畸變，同時促進導電小橋的建立，當這種小橋形成貫穿的導電通道時，會明顯減小天然酯絕緣油的擊穿電壓。因此，在降溫過程中，水分析出，絕緣油的擊穿電壓逐漸減小，但當溫度下降到一定程度時，析出的水分液滴會逐漸轉化為微小冰晶的形態(tài)，這種冰晶結構不像液滴一樣易受電場影響且不易導電，致使“水橋”作用消失，而且隨著重力作用可能向下沉積，與礦物絕緣油的情況相近[14]。同時溫度的進一步降低，使天然酯絕緣油的黏度增大，致使擊穿電壓增大，這是由于絕緣油的黏度增大，與之相關的雜質離子活動能力減弱，阻礙了雜質小橋的形成，因而整體擊穿電壓呈現(xiàn)出隨溫度繼續(xù)降低而逐漸增大的現(xiàn)象。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[3]植物絕緣油理化及電氣性能的研究[D]. 李曉虎.重慶大學 2006

碩士論文
[1]植物絕緣油電擊穿特性及其化學組分變化研究[D]. 沈顯鋒.重慶大學 2017
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本文編號：3544632