半导体纸和铝箔作为套管芯体电容极板的局部放电特性差异及分析研究.docx

在电力变压器的核心组成部分中，油纸绝缘套管扮演了至关重要的角色，它直接影响着设备的安全运行。局部放电作为评估油纸绝缘套管绝缘性能的关键指标，其特性研究对于电力系统的稳定性和设备的可靠性至关重要。本文对半导体纸和铝箔在作为套管芯体电容极板时局部放电特性的差异进行了深入探讨，并基于实验数据进行了详细分析。 传统上，油纸绝缘套管采用的是“绝缘纸-铝箔-绝缘纸”的结构。然而，铝箔层存在被油中硫化物腐蚀和机械应力导致损坏的风险，这可能造成电容层性能下降，进而诱发局部放电现象。局部放电是一种局部性的电气击穿，虽然不足以直接导致整个绝缘系统的崩溃，但长期作用于绝缘介质中，会加速绝缘老化，最终可能引发绝缘失效，严重时还会威胁到电力系统的安全。 为了深入探讨和比较不同材料对局部放电特性的影响，本研究设置了两种实验结构体系：传统的P-A-P（三层绝缘纸-一层铝箔-三层绝缘纸）结构和新型的P-S-P（三层绝缘纸-一层半导体纸-三层绝缘纸）结构。通过建立一个包括交流试验变压器、试验电极和信号采集装置的实验平台，研究者采用了高频脉冲电流法来收集局部放电的相关信号，并借助Matlab软件对收集到的数据进行分析处理。 实验结果表明，半导体纸具有优异的力学性能，并可能改善电场分布，从而减少局部放电的发生。这种材料的优势在于它不仅能够提高套管的机械强度，还能在一定程度上优化电场均匀性，降低局部放电的活跃度。通过对比传统结构与新型结构的工频击穿测试和局部放电特性，本研究为油纸绝缘套管芯体结构设计的优化提供了重要的理论依据。 实验过程中，为了确保条件一致性和结果的可靠性，对样品进行了严格处理，包括绝缘油的干燥、材料的裁剪、干燥和浸油等步骤。通过改变针电极的位置，研究者模拟了不同的放电条件，分别是针电极与绝缘纸表面接触或与中间铝箔（或半导体纸）表面接触的情况。局部放电信号的标定则是将脉冲信号的幅值转换为放电量，以便更准确地评估和分析放电活动。 为了进一步分析局部放电特性，研究人员构建了不同的故障模型，并通过如神经网络分类器等局部放电模式识别方法，分析了放电相位、时间差和放电次数分布。这些研究有助于揭示局部放电的特征参量，并为缺陷的识别提供了方法。通过这些研究，不仅能够理解和预测绝缘套管的故障模式，还能为提高电力设备的可靠性提供重要参考。 本研究通过对比半导体纸和铝箔作为电容极板时的局部放电特性差异，提供了对套管绝缘性能影响的深入理解，并为优化绝缘结构设计提供了理论支持。此外，通过结合现有研究成果，提出了故障诊断和预防策略，这对于电力设备的维护与改进具有重大意义，并为未来新型绝缘材料的研发指明了方向。通过这项研究，电力系统的稳定性和设备的安全运行得到了有效保障，同时也为提升电力行业的整体技术水平开辟了新的思路。