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Microcosmic mechanism and correction of moisture effect on furfural diffusion and equilibrium in oil‐paper insulation

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High Voltage 2023年第4期8卷 772-780页

作者： Dawei Feng Ge Chen yuandi lin Ruijin Liao Dayong Yuan State Key Lab of Reliability and Intelligence of Electrical Equipment School of Electrical EngineeringHebei University of TechnologyTianjinChina The MOE Key Laboratory of Special Machine and High Voltage Apparatus School of Electrical EngineeringShenyang University of TechnologyShenyangChina State Grid Jiangsu Electric Power Company Research Institute NanjingChina State Key Laboratory of Power Transmission Equipment&System Security and New Technology School of Electrical EngineeringChongqing UniversityChongqingChina TBEA Shenyang Transformer Group Co. LtdShenyangChina

Furfural content in oil is considered as an effective parameter to evaluate the ageing state of oil-immersed *** previous thermal ageing experiments at 130℃,we found that moisture increment in oil-paper system makes more furfural distribute in ***,the microcosmic mechanism of moisture effect on furfural diffusion from paper to oil is still unknown,and the furfural equilibrium law at transformers'typical operating temperatures is also unclear,resulting in the unreliability of the existed furfural evaluation *** elucidate the above problems,molecular dynamics simulation and furfural equilibrium experiments at 60℃ were carried out at different moisture *** results show that high moisture content makes part of furfural diffuse from paper to oil *** moisture content increases from 1% to 2%,mass fraction of furfural in oil may increase from 32.98% to 49.83%,leading to furfural content in oil increases from 0.76 mg/L to 1.06 mg/L when the degree of polymerisation of insulation paper is about 524,which increased by 39.5%.The increase in moisture content makes cellulose form hydrogen bonds with H_(2)O preferentially,decreasing the hydrogen bonds interaction between cellulose and ***,partial furfural falls off cellulose and diffuses into oil,leading to an increase in furfural content in *** eliminate the moisture interference,a corrected furfural assessment model based on the moisture equilibrium curve has been constructed,which can accurately evaluate the ageing state of insulation paper regardless of the moisture influence.

关键词： equilibrium insulation diffusion

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换油对变压器油中糠醛含量和绝缘纸老化评估的影响及修正

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电工技术学报 2017年第13期32卷 255-263页

作者：林元棣廖瑞金张镱议柳海滨输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 广西大学广西电力系统最优化与节能技术重点实验室南宁530004

为研究现场变压器换油后油中糠醛的变化规律及换油对使用油中糠醛评估绝缘纸老化的影响,在实验室对油纸绝缘样品进行130℃加速热老化,在老化的前、中、后期分别换油,对比换油前、后油中糠醛的含量。结果表明,换油后,油中糠醛大量损失;... 详细信息

为研究现场变压器换油后油中糠醛的变化规律及换油对使用油中糠醛评估绝缘纸老化的影响,在实验室对油纸绝缘样品进行130℃加速热老化,在老化的前、中、后期分别换油,对比换油前、后油中糠醛的含量。结果表明,换油后,油中糠醛大量损失;换油前、后油中糠醛含量的差值随老化时间的加长而逐渐减小;不考虑换油,直接使用油中糠醛评估绝缘纸老化会使评估结果偏高,误差在换油后初期尤其显著。定义在相同的老化时间换油后与换油前油中糠醛的比例为修正函数,研究了修正函数的变化规律,并用其对换油后油中糠醛进行修正。结果表明,使用修正函数可以有效改善换油后绝缘纸老化程度的评估效果。研究了修正函数向现场运行温度推广的方法,以利于现场变压器换油后的糠醛修正。

关键词：变压器油纸绝缘老化评估糠醛分析换油

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油纸绝缘微水二次扩散过渡过程的分析

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电工技术学报 2016年第10期31卷 16-25页

作者：林元棣廖瑞金夏桓桓杨丽君输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院昆明650051

以菲克第二定律为基础建立数学模型,分析了变压器油纸绝缘纸中水分一次扩散未达到稳态时,外部条件改变导致绝缘纸中稳态水分含量改变,进而引发的绝缘纸中水分发生二次扩散过程。重点分析了由于一次扩散不充分引起的二次扩散过程中的过... 详细信息

以菲克第二定律为基础建立数学模型,分析了变压器油纸绝缘纸中水分一次扩散未达到稳态时,外部条件改变导致绝缘纸中稳态水分含量改变,进而引发的绝缘纸中水分发生二次扩散过程。重点分析了由于一次扩散不充分引起的二次扩散过程中的过渡过程,并进行了实验验证。提出表征二次扩散过渡过程的特征量,即过渡时间和相对误差。过渡时间是从二次扩散开始到绝缘纸中水分扩散方向处处一致的时间,受温度、纸厚和一次扩散平衡率的独立作用;相对误差是以一次扩散水分均值作为二次扩散水分起始分布造成的误差,相对误差峰值表征二次扩散过渡过程的强度,受一次扩散平衡率、二次扩散稳态水分含量影响,相对误差峰值时间表征二次扩散过渡过程的速度,受温度和纸厚的影响。

关键词：菲克定律油纸绝缘水分扩散过渡过程

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绝缘油中抗氧化剂DBPC对油纸绝缘老化速率及糠醛生成特性影响研究

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电工技术学报 2018年第7期33卷 1652-1661页

作者：廖瑞金冯大伟邓帮飞林元棣张洪霞输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 国网重庆市电力科学研究院重庆401123 不详

二叔丁基对甲酚(DBPC)是绝缘油最常用的抗氧化剂,试验发现绝缘油中DBPC的添加量会影响绝缘纸老化速率和糠醛的产生。为确定DBPC对油纸绝缘系统老化及糠醛产生的影响,在实验室条件下使用添加不同浓度DBPC的绝缘油与绝缘纸组成油纸绝缘样... 详细信息

二叔丁基对甲酚(DBPC)是绝缘油最常用的抗氧化剂,试验发现绝缘油中DBPC的添加量会影响绝缘纸老化速率和糠醛的产生。为确定DBPC对油纸绝缘系统老化及糠醛产生的影响,在实验室条件下使用添加不同浓度DBPC的绝缘油与绝缘纸组成油纸绝缘样品,在130℃下进行恒温老化。通过定期对绝缘纸的聚合度、绝缘油中糠醛含量以及绝缘纸中糠醛含量进行测量,分析抗氧化剂对绝缘纸老化、糠醛产生及糠醛评估变压器老化的影响。得出如下结论:绝缘油中添加抗氧化剂会加速绝缘纸的老化,建议工程中在能达到抗氧化性能的前提下降低绝缘油中抗氧化剂的添加比例,待DBPC部分消耗后勤于补加;DBPC会使绝缘纸老化到相同程度时糠醛产量提高,并且油中抗氧化剂添加量越大糠醛产量越多,因而建议运用糠醛评估变压器老化时需要区别变压器油中是否添加抗氧化剂或者考虑抗氧化剂的大致含量。油中添加DBPC后酸值增加,DBPC在高温下电离出的氢离子是绝缘纸加速老化和糠醛产量提高的主要原因。

关键词：变压器二叔丁基对甲酚老化速率糠醛产量酸值

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温度、水分、老化对变压器油中糠醛及绝缘纸老化评估的影响和修正

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中国电机工程学报 2017年第10期37卷 3037-3044页

作者：廖瑞金林元棣杨丽君赵学童输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)

为修正温度、水分和老化对变压器油中糠醛含量和绝缘纸老化评估的影响,该文在实验室条件下进行了加速热老化、吸潮和恒温平衡实验,制备出3种温度、4种老化程度和5种含水量组合的60组油纸绝缘样品。分别检测油、纸中的糠醛含量,计算糠醛... 详细信息

为修正温度、水分和老化对变压器油中糠醛含量和绝缘纸老化评估的影响,该文在实验室条件下进行了加速热老化、吸潮和恒温平衡实验,制备出3种温度、4种老化程度和5种含水量组合的60组油纸绝缘样品。分别检测油、纸中的糠醛含量,计算糠醛在油纸间的分布比例,分析了温度、水分和老化对油中糠醛分布的影响并建立定量模型。研究结果表明,运行温度、绝缘含水量、老化程度的差别均会改变糠醛在油纸间的分布比例,导致油中糠醛含量的变化。油中糠醛比例与温度、水分含量正相关,与绝缘纸聚合度负相关。此外,建立了糠醛–聚合度方程,引入油中糠醛分布定量模型,结果表明该模型能够有效修正糠醛分布对绝缘纸老化评估的干扰,提高绝缘纸老化评估的准确性。

关键词：糠醛油纸绝缘老化评估变压器聚合度

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纳米SiO_2/芳纶绝缘纸复合材料的空间电荷特性和介电性能

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电工技术学报 2016年第12期31卷 40-48页

作者：廖瑞金柳海滨柏舸郝建李萧林元棣输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123

为提高油纸绝缘系统的绝缘寿命,提出将纳米SiO_2粒子改性的芳纶绝缘纸应用于直流输变电设备的方法。在加压和去压短路条件下,测试了不同纳米SiO_2含量的芳纶绝缘纸试样的空间电荷特性、热刺激去极化电流、直流击穿强度和体积电阻率。结... 详细信息

为提高油纸绝缘系统的绝缘寿命,提出将纳米SiO_2粒子改性的芳纶绝缘纸应用于直流输变电设备的方法。在加压和去压短路条件下,测试了不同纳米SiO_2含量的芳纶绝缘纸试样的空间电荷特性、热刺激去极化电流、直流击穿强度和体积电阻率。结果表明:添加纳米SiO_2使芳纶绝缘纸的线均电荷密度明显低于纯芳纶纸试样;随纳米SiO_2含量的增加,试样平均电荷密度衰减速率呈现先减小后增大的变化趋势;SiO_2的添加增加了芳纶纸内部深陷阱和浅陷阱的密度;纳米SiO_2含量为1wt%时直流击穿强度最大;芳纶纸的体积电阻率随纳米SiO_2含量增加呈单调递增趋势。机理分析表明纳米SiO_2粒子浓度过高时,其分散性变差导致其对芳纶纸性能的改善作用变弱。

关键词：芳纶绝缘纸二氧化硅纳米改性空间电荷热刺激电流击穿强度体积电阻率

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基于DST的调相机转子轻微匝间短路故障诊断

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振动．测试与诊断 2023年第2期43卷 355-362,413页

作者：张玉良马宏忠蒋梦瑶蔚超林元棣河海大学能源与电气学院南京211100 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院南京211103 徐州重型机械有限公司徐州221000

转子绕组匝间短路故障是调相机的一种常见故障,一旦出现就会直接影响调相机在系统中的无功输出。由于调相机在运行过程中时常要对无功功率进行调节,仅用单独的特征量难以准确地对故障进行诊断,极易出现误判。针对此问题,提出一种基于DS... 详细信息

转子绕组匝间短路故障是调相机的一种常见故障,一旦出现就会直接影响调相机在系统中的无功输出。由于调相机在运行过程中时常要对无功功率进行调节,仅用单独的特征量难以准确地对故障进行诊断,极易出现误判。针对此问题,提出一种基于DS证据理论(DS evidence theory,简称DST)的调相机转子轻微匝间短路故障的诊断方法,综合利用振动信号和励磁电流中的感应谐波对故障进行诊断。首先,通过随机森林计算单独特征量下的故障概率;其次,通过DST的组合规则将二者的结果进行综合诊断;最后,通过实验进行验证。实验结果表明,该方法诊断的正确率均高于单独特征量的诊断,可以有效提高调相机转子轻微匝间短路故障识别的准确性。

关键词：调相机转子匝间短路振动分析随机森林 DS证据理论故障诊断

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基于稀疏深度森林的调相机轻微定子匝间短路故障诊断

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高电压技术 2022年第5期48卷 1875-1883页

作者：张玉良马宏忠朱昊颜锦蒋梦瑶林元棣河海大学能源与电气学院南京211100 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院南京211103

针对调相机轻微定子匝间短路故障难以辨识的问题,提出了一种基于稀疏深度森林的调相机轻微定子匝间短路故障诊断新方法。该方法首先提取将定子电流的1、3、5、7次谐波幅值作为预特征,再利用稀疏滤波网络将特征信息增强,然后在深度森林... 详细信息

针对调相机轻微定子匝间短路故障难以辨识的问题,提出了一种基于稀疏深度森林的调相机轻微定子匝间短路故障诊断新方法。该方法首先提取将定子电流的1、3、5、7次谐波幅值作为预特征,再利用稀疏滤波网络将特征信息增强,然后在深度森林中引入XGBoost和逻辑回归的基学习器,在提高单一学习模型分类能力的同时,缩短了运行时间,并在级联森林部分加入决定系数以平衡运算效率与模型精度,选取级联层最后一层的平均值作为输出,最后,采用改进后的深度森林和稀疏滤波构建故障诊断模型。通过定制同步电机模拟调相机轻微定子匝间短路故障实验来验证所提方法,实验结果表明,该方法提取的特征能有效反映定子匝间短路故障,且具有较高的诊断精度与效率。

关键词：调相机定子匝间短路故障定子电流稀疏滤波稀疏深度森林特征提取故障诊断

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X-蜡生成过程中自由基产生的分子动力学仿真

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电力工程技术 2021年第1期40卷 142-146页

作者：沈殷和齐波林元棣张毅涛新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 华北电力大学高电压与电磁兼容北京重点实验室北京102206 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103

油纸绝缘结构设备在解体时常有黄色蜡状沉积物存在,因其不具有固定化学式而被称为X-蜡。X-蜡在较低温度下形成,并伴有大量气体产生,形成后会依附在绝缘纸上并进入孔隙中使得介损增大,导致整体损耗增大,局部温度上升。文中基于分子动力学... 详细信息

油纸绝缘结构设备在解体时常有黄色蜡状沉积物存在,因其不具有固定化学式而被称为X-蜡。X-蜡在较低温度下形成,并伴有大量气体产生,形成后会依附在绝缘纸上并进入孔隙中使得介损增大,导致整体损耗增大,局部温度上升。文中基于分子动力学对X-蜡产生过程的第一步——自由基的产生进行了模拟,建立了含有30个分子的矿物绝缘油仿真模型,基于ReaxFF力场模拟了473 K,393 K,373 K下油模型的自由基产生情况,通过生成的轨迹文件捕捉各温度下第一个自由基的产生过程。仿真过程中发现环烷烃上的碳氢键易发生均裂形成2个自由基,大分子自由基之间重组能够形成X-蜡,氢自由基之间相互作用产生氢气。通过分析温度曲线可发现在仿真温度范围内,自由基产生速度和温度呈正相关。

关键词：油纸绝缘 X-蜡 ReaxFF力场自由基分子动力学

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糠醛在油纸绝缘系统中的动态扩散过程

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电工技术学报 2017年第12期32卷 241-250页

作者：林元棣杨丽君廖瑞金赵学童冯大伟输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

油中糠醛评估绝缘纸老化受温度及换油的影响,建立可靠的糠醛温度归一化和换油修正方法的前提是分析糠醛在绝缘油中的动态扩散过程。以实验室加速热老化为基础,研究了四种不同温度、四种不同老化程度油纸绝缘样品中糠醛的扩散过程;以菲... 详细信息

油中糠醛评估绝缘纸老化受温度及换油的影响,建立可靠的糠醛温度归一化和换油修正方法的前提是分析糠醛在绝缘油中的动态扩散过程。以实验室加速热老化为基础,研究了四种不同温度、四种不同老化程度油纸绝缘样品中糠醛的扩散过程;以菲克第二定律为理论依据,研究了不同温度、不同老化程度下糠醛在绝缘油中的扩散系数,建立糠醛动态扩散模型,并使用试验数据对其进行了验证。研究结果表明,糠醛在绝缘油中的扩散受温度和老化程度的影响:温度越高,老化程度越深,则糠醛在绝缘油中的扩散速度越快,越容易达到扩散平衡。提出现场变压器糠醛扩散平衡时间的计算方法,在达到扩散平衡后进行油中糠醛检测才能获得可靠数据。

关键词：油纸绝缘老化评估糠醛分析扩散模型

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