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我校高电压与绝缘技术团队在变压器 绝缘状态评估研究中取得系列进展(2022-08-04)

来源:电气工程学院     文字作者:电气工程学院    图片作者:高电压与绝缘技术团队    发布时间:2022-08-04    阅读数:

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大型电力变压器是电力系统中电能传输的“核心”枢纽设备,也是双碳背景下大规模新能源电能输送的必经节点,一旦其发生绝缘故障易诱发电网大规模停电事故,造成巨大经济损失,因此亟需准确掌握其绝缘状态。但大型电力变压器油纸绝缘结构复杂,且运行过程中长期遭受电-磁-热-力等耦合场的影响,绝缘老化机理复杂且故障诊断难,因此,准确评估其绝缘状态属于国际性难题,急需攻关解决

近期,我校电气工程学院八桂青年学者张镱议带领高电压与绝缘技术团队针对变压器绝缘老化机理复杂且故障诊断难等问题,在变压器绝缘状态评估研究中取得系列研究进展。相关成果相继发表在高电压期刊High Voltage)、电气与电子工程师协会介电和电气绝缘汇刊 (IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation)、纤维素(Cellulose)、可再生和可持续能源评论(Renewable and Sustainable Energy Reviews)、应用能源Applied Energy)、电气与电子工程师协会仪器仪表与测量汇刊 (IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement)、高电压技术等电气工程及能源领域顶级期刊上。

理清变压器绝缘老化机理是实现准确评估绝缘状态的基础。该团队研究发现:变压器绝缘的空间电荷效应会畸变其内部电场,严重时会导致绝缘纸击穿,在极其复杂的工作情况下,效果会更加突出。进一步通过理论研究发现在高温环境下,高温会加强载流子迁移,加深电荷注入深度,加剧了电场强度的扭曲;纸板在受潮过程中,水分会加剧空间电荷积聚,达到稳定状态时,会抑制空间电荷的积聚;当纸板的关键部分被挤压时,引入大量陷阱,导致电荷积累严重。相关成果以“Study on Space Charge Characteristics of Transformer Insulating PaperUnder Different Working Conditions”为题发表IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 50, no. 3, pp. 731–739, Mar. 2022。


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分析和研究绝缘老化特征产物是实现准确评估绝缘状态的必由之路。纤维素是变压器绝缘纸的主要成分。研究团队采用基于反应力场的分子动力学方法(ReaxFF)模拟纤维素纤维二糖的热解过程发现来自C5(或C5‘)的-CH2-基团抓住附近的H原子形成甲醇。在纤维二糖的热解过程中,甲醇在早期稳定,但在后期不稳定甚至消失。相关成果以“Microscopic reaction mechanism of the production of methanol during the thermal aging of cellulosic insulating paper“为题发表Cellulose, doi.org/10.1007/s10570-019-02960-6。

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采用有效测试方法是实现准确评估绝缘状态的有效途径。传统基于FDS的绝缘状态评估测试时间长,其应用场景被极大限制。团队通过研究测试原理,提出了一种信号多域处理技术(SMDP),实现对频域信息的精准处理和FDS介电参数的准确计算。相关成果以“Research on Time Saving and Accurate Testing Techniques for Frequency Domain Spectroscopy of Transformer Oil-paper Insulation”为题发表IEEE Trans on Instrumentation and Measurement, 10.1109/TIM.2022.3196448.

                                                                               

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电气工程学院高电压与绝缘技术创新团队长期从事电力装备智能化与绝缘材料研究,团队由高电压与绝缘技术学科带头人张镱议等10名教师组成依托省部级平台,团队以第一完成人广西技术发明一等奖1项,广西自治区教学成果一等奖1项,专利单项转化101万元,国际、国家专利30余项,参与获省部级二等奖多项一作/通讯发表SCI论文40篇,中国精品论文1篇,主持国家/省部级项目10余项,编写国际/行业标准5项,出版著作3部,承担或参与国家973课题、国家创新群体项目等国家重大项目5项。


编辑:刘娜利

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