基于电介质响应法的油纸绝缘微水扩散特性研究

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1、国内图书分类号：TM247．1国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文年级2Qll级姓名奎左退申请学位级别工堂亟主专业直电压皇绝堡这丕指导老师固型至熬握二零一四年五月密级：公开ClassifiedIndex：TM247．1U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisIIIIIlUlIIIIIIIIIIIIlY2576511I之ESEARCHONCHARACTERISTICSOFMOISTUREDIFFUSIONINOI

2、L．PAPERINSULATIONBASED0NDIELECTRICRESPONSEGrade：2011Candidate：LiXianlangAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：HighVoltageandInsulationTechnologySupervisor：Prof．Zhou叫unMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电

3、子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书：2．不保密酣，使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作日期：指导老师签名：吼∥川’‘哆西南交通大学硕士研究生学位论文第1页西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)建立了油纸绝缘微观、介观物理模型，引入随机统计模型解释其介电弛豫过程，得

4、到了关于油纸绝缘弛豫随机等待时问及其弛豫率的等价弛豫函数，理论上推导得到普适的Havriliak．Negami(HN)介电弛豫模型。(2)将I-IN介电弛豫模型用于研究油纸绝缘频域介电谱特性，定量分析了水分含量、温度及聚合度对HN介电弛豫模型参数的影响，表明HN介电弛豫模型参数可以应用于频域介电谱法定量分析油纸绝缘老化状态的特征参量。(3)研究了绝缘纸聚合度对油纸绝缘水分平衡的影响，测试了不同聚合度绝缘纸在空气中、油纸绝缘体系中水分平衡过程：得到不同聚合度绝缘纸在空气中及绝缘油中对水分吸收的不同，

5、并给出了合理的物理解释。(4)采用分布阻抗建立了油纸绝缘频域介电模型，并运用该模型研究了水分在不均匀老化油纸绝缘扩散至稳态时的频域介电谱。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本学位论文作醐州J／西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页摘要变压器是电力系统的核心设备，其内绝缘

6、主要由油纸复合电介质组成，油纸绝缘的水分含量、老化状态将严重影响变压器的使用寿命。本文采用物理模型构建、理论分析、实验验证研究了水分在油纸绝缘中的扩散特性、影响因素及其介电响应，对于理解水分在油纸绝缘中的扩散过程及电介质响应法在评估变压器油纸绝缘水分含量的应用有重要意义。研究了油纸绝缘介电响应特性的物理过程。建立了油纸绝缘微观偶极子团、偶极子团簇介观物理模型，引入随机统计模型解释其介电弛豫过程，得到了关于油纸绝缘弛豫随机等待时间及其弛豫率的等价弛豫函数。根据概率论极限理论和条件期望建立了油纸绝缘物

7、理模型，该模型服从16vy分布和广义正弦分布的组合概率分布，推导得到普适的HN经验方程。根据油纸绝缘复合电介质弛豫随机等待时间和弛豫率的概率分布，可以从HN经验方程得到油纸绝缘复合电介质弛豫率的概率密度函数的解析表达式。将HN介电弛豫模型用于研究油纸绝缘频域介电谱特性，定量分析了水分含量、温度及绝缘纸聚合度对油纸绝缘频域介电谱的影响。采用复分析理论和几何方法得到了HN介电弛豫模型实部、虚部与其模型参数的解析式。分别测试了五组不同水分含量、温度及聚合度油纸绝缘试样的频域介电谱，采用I-IN介电弛豫模

8、型对介电频谱进行了计算拟合，并分析了水分含量、温度及聚合度对HN介电弛豫模型参数的影响。结果表明：弛豫时间常数与水分含量、温度、聚合度分别满足对数线性关系、Arrhenius方程及线性关系；高频介电常数及其与静态介电常数之差随着水分含量、温度、聚合度的增加而增大；形状参数B随着水分、温度的增加而增大，随着聚合度增大而下将：形状参数a的值均落于0．7．0．9之间。研究了绝缘纸聚合度对油纸绝缘水分平衡的影响。试验测试了绝缘纸在空气中、油纸绝缘体系中水分平衡过程。结果表明，相同空气湿度下