充气存放期间变压器内部受潮的影响因素及处置策略研究

摘要

大型电力变压器是电网运行中的关键电气设备，用于电力的分配和输送，变压器的安全水平对发电厂和变电站的运行起着重要的作用。当前针对变压器的研究主要集中于投运后的阶段，而少有针对从出厂到投运前的运输及存放过程中的变压器受潮的评估研究。大型变压器通常采用充入干燥氮气或者干燥空气进行运输和存放，由于密封、气温骤变等因素可能导致变压器内部油纸绝缘受潮，如果没有有效的处置措施，极易造成投运后的变压器事故。本文采用试验与仿真结合的技术路线，研究变压器在存放期间内部受潮的影响因素、不同受潮情况下的应对措施以及受潮后的干燥策略。主要研究工作如下：　　① 搭建内部压力及泄漏口可控的充气变压器受潮试验平台，开展变压器试验模型内部水分随外部温度、湿度以及内部压力等因素变化的试验研究工作。结果表明，在恒温条件下，外部水分无法进入到保持微正压的试验模型内部，一旦出现内部失压的情况，大气中的水分会由于温度下降引起的内外压差和水分浓度差的作用进入试验模型内部；温度剧烈变化时，外部水分可能进入到试验模型内部。　　② 采用SolidWorks、Fluent建立试验模型和真实变压器的仿真模型，通过对比不同温度、压力下外部水分进入试验模型的试验和仿真结果，验证了仿真建模和分析方法的有效性。研究环境温差、等效泄漏口半径等因素对真实变压器内部受潮的影响，给出了失压状态下变压器内部水分质量增量?m 随外部水分质量分数 w、昼 夜 温差 ?T 、等效 泄 漏口 半 径 r 等 因 素变 化 特性的 拟 合公 式?m=w(1.9007?T+0.0527)r2。　　③ 研制变压器内部温湿度、压力以及环境温湿度的实时自动检测和控制装置，提出采用双气瓶自动切换和压力释放机构的自动补气控制方案，有效解决变压器内部失压和环境温度骤降可能带来的变压器内部受潮的问题。考虑变压器干燥设备和流程，提出基于指标重要度和多方案比选法的变压器干燥方案优选方法。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 变压器长期储运期间受潮研究

1.2.2 水分对变压器油纸绝缘特性的影响

1.2.3 气体泄漏的仿真研究

1.2.4 变压器的干燥工艺

1.3 本文的研究内容

2 充气条件下变压器模型受潮影响因素的试验研究

2.1 引言

2.2.1 变压器模型

2.2.2试验平台搭建

2.2.3 等效泄漏口控制

2.2.4 试验步骤

2.3.1 干燥空气和氮气性质对比

2.3.2 变压器模型充入干燥空气和氮气试验研究

2.4.1 微正压条件下变压器模型受潮试验

2.4.2 失压条件下变压器模型内部受潮试验

2.5 温度变化对变压器模型内部受潮的试验研究

2.5.1 变压器模型自然降温的受潮试验

2.5.2 变压器模型快速降温的受潮试验

2.6 试验结果分析

2.6.1 空气中水分扩散机制

2.6.2 不同条件下试验结果分析

2.7 小结

3 充气条件下变压器受潮影响因素的仿真研究

3.1 引言

3.2.1 仿真模型的建立

3.2.2 仿真结果及分析

3.3.1 建立大型变压器实际尺寸模型

3.3.2 网格划分和参数设定

3.4.1 微正压条件下快速降温对变压器内部受潮的影响

3.4.2 失压条件下温差和泄漏口对变压器内部受潮的影响

3.5.1 基于扩散理论变压器受潮的数学模型

3.5.2 广州地区变压器长期存放期间内部绝缘受潮评估

3.6 小结

4 变压器受潮预防及干燥策略

4.1 引言

4.2.1 系统结构

4.2.2 传感器模块

4.2.3 数据处理模块

4.2.4 无线传输模块

4.2.5 自动补气模块

4.2.6 供电模块

4.3.1 气瓶切换策略

4.3.2 双通道补气策略

4.3.3 压力释放策略

4.4.1 变压器干燥方法特点分析

4.4.2 基于多方案比选的干燥优选策略

4.4.3 实例分析

4.5 小结

5 结 论

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目情况

C. 学位论文数据集

致谢