电力变压器油纸绝缘中甲醇平衡分布特性研究

作     者：时魁魁 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑含博

授予年度：2021年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：甲醇 变压器 油纸绝缘 平衡分布 

摘      要：近年来,随着电力行业的发展以及用电量的增加,社会对电网供电可靠性的要求日益提高。电力变压器作为电网中负责变换电压等级,担负电能传输的重要枢纽电器,被广泛应用在电网的输变电系统中。变压器的绝缘状态直接影响其使用寿命与电网的安全稳定运行。本文在已有的变压器纸绝缘老化评估研究的基础上,为进一步扩大油中甲醇在变压器状态评估方面的适用性以及构建准确的油中甲醇与绝缘纸聚合度的关系方程,对油-纸绝缘系统中甲醇的平衡分布进行了研究,主要内容如下:(1)实验表明了Na OH溶液在绝缘纸中甲醇萃取方面的不足。通过平衡实验获得甲醇总量已知的实验样本,在对照组的设置下,研究了8%质量分数的Na OH溶液对纸中甲醇的萃取率。实验结果表明:在Na OH溶液的浸泡下,绝缘纸在发生碱降解使聚合度降低时还产生了大量的甲醇。同时通过对照实验发现,Na OH溶液对纸中甲醇的萃取率较低(仅为50%左右),不能够作为纸中甲醇的萃取剂,萃取法不适用于经HS-GC-MS的纸中甲醇检测。(2)通过对40μL L的甲醇-油标准品的定性检测,对比分析了弱极性色谱柱SH-Rxi-5Silms与中极性色谱柱VF-624ms在油中甲醇分析方面的适用性。结果表明:在SH-Rxi-5Silms柱下,甲醇峰会与四羰基镍峰发生大面积的峰形重叠,且无法通过改变检测方法进行分离;而在VF-624ms柱下,甲醇峰与四羰基镍峰被完全分离,且甲醇出峰峰形较好。这表明相比于SH-Rxi-5Silms柱,VF-624ms柱更适合用于油中甲醇的定性与定量分析。(3)阐述了相平衡的基本原理,并将其应用于油-纸绝缘系统中甲醇的平衡分布研究。首先对目前通用的油纸绝缘热老化装置进行了简化,并研究了其中甲醇的平衡分布;然后根据研究结果将其细分为油-气平衡与油-纸平衡进行研究。建立了甲醇油-气分布比与油-气体积比、甲醇油-纸分布比与油-纸质量比的数学模型。结果表明:相比于绝缘油,甲醇更易吸附在绝缘纸中。即使是在50倍的油/纸质量比下,平衡时仍有一半以上的甲醇吸附在绝缘纸中。同时对于目前广泛使用的实验室热老化装置,甲醇转化为气态的比例会随着温度的升高而逐渐升高。(4)提出了一种基于相平衡的纸中甲醇检测的新方法,同时对该方法进行了理论验证。结果表明:在相对分子质量大于甲醇(CHOH)的二氧化碳(CO)的持续吹扫下,可以将由因温度升高而从绝缘纸中逸出的气态甲醇吹入并溶解于纯水中,使得甲醇原本的相平衡状态永远向着溶于纯水的方向进行,以保证纸中甲醇的检测效率。