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　　大型發(fā)電機(jī)主絕緣多因子老化過(guò)程中介損溫譜的研究馬小芹，盧偉勝，樂(lè)波，謝恒（西安交通大學(xué)電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)。

　　在低溫區(qū)，極性分子熱運(yùn)動(dòng)很弱，處于凍結(jié)狀態(tài)，介質(zhì)損耗和tanS很小，電導(dǎo)損耗與松弛損耗相比可以忽略，而松弛損耗與g（即與成正比，使介質(zhì)損耗隨溫度呈指數(shù)曲線增大；當(dāng)溫度升高時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)增加，忽略電導(dǎo)損耗后，在⑴r=ere1附近出現(xiàn)tanS最大值；隨著溫度繼續(xù)升高，分子完全獲釋而松弛時(shí)間減小，極性分子的定向能及時(shí)升高而減��；在高溫區(qū)，由于分子熱運(yùn)動(dòng)加劇反而阻礙偶極分子在電場(chǎng)方向的定向，而且電導(dǎo)電流因電導(dǎo)率隨溫度指數(shù)上升而劇增，相應(yīng)的介質(zhì)損耗和tanS隨溫度的升高而呈指數(shù)上升。

　　如果電導(dǎo)損耗較大時(shí)，tanS的松弛極大值就將不顯著，當(dāng)介質(zhì)的電導(dǎo)率很大時(shí)，tanS的極大值就不出現(xiàn)。

　　3試驗(yàn)與分析31介質(zhì)損耗測(cè)量本文所使用的定子線棒一部分取自一臺(tái)運(yùn)行了16年的水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)，其額定功率為300MW，額定電壓為18kV，定子主絕緣采用環(huán)氧粉云母F級(jí)絕緣，對(duì)這些線棒進(jìn)行了電、熱和機(jī)械聯(lián)合三因子加速老化。為了準(zhǔn)確地測(cè)量線棒的介質(zhì)損耗角正切值，本試驗(yàn)采用三電極測(cè)量系統(tǒng)，以屏蔽表面電流并且均勻測(cè)量極的端部電場(chǎng)。

　　中：Cx和Rx分別為試樣電容和電阻；為可控溫的加熱箱；Q為屏蔽盒；CN為標(biāo)準(zhǔn)電容器，R3和R4為電阻比例臂，用來(lái)平衡電容Cx和Cn；電容C4用來(lái)平衡試樣的損耗角正切。調(diào)節(jié)R3和C4使電橋處于平衡狀態(tài)，即指零儀歸零。

　　32試驗(yàn)結(jié)果與分析跟上申」場(chǎng)變化使得松弛極化損atanleS隨著溫度腕因bookmark2大電機(jī)主絕緣在0.2Un下的介質(zhì)損耗主要是由電導(dǎo)損耗、松弛極化損耗和夾層極化損耗引起的，該參量主要反映了環(huán)氧-云母絕緣材料本身的特性。

　　隨溫度的變化特性，以此來(lái)了解絕緣材料隨老化時(shí)間的變化。

　　和分別示出了未運(yùn)行過(guò)的備用線棒在0.2Un下介質(zhì)損耗角正切tanS的溫譜圖以及運(yùn)行過(guò)的試樣線棒在不同老化周期0.2Un下介質(zhì)損耗角正切tanS的溫譜圖。由可以看出，對(duì)于未運(yùn)行過(guò)的備用線棒來(lái)說(shuō)，介質(zhì)損耗角正切的峰值非常明顯，峰值出現(xiàn)的溫度大約在70C到80 C之間，tanS與T的關(guān)系曲線完全與相吻合。說(shuō)明線棒的介質(zhì)損耗以松弛極化損耗為主。從（a）到（c）中可以看出，幾乎每個(gè)老化周期測(cè)得的tanST曲線也都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值。在聯(lián)合三因子老化，分析其原因可能是峰所對(duì)應(yīng)的溫度已經(jīng)超出了測(cè)量的溫度范圍，也可能是該峰已經(jīng)消失。

　　大型發(fā)電機(jī)主絕緣的粘合劑為環(huán)氧樹(shù)脂，屬于極性高分子聚合物。在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下，大分子處于牢固結(jié)合在一起的僵硬狀態(tài)，分子熱運(yùn)動(dòng)很弱，基本處于凍結(jié)狀態(tài)，電導(dǎo)損耗與松弛損耗相比可以忽略，而松弛損耗與成正比，使得介質(zhì)損耗正切隨溫度呈指數(shù)曲線增加；當(dāng)溫度升高到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)增加，松弛時(shí)間減小，松弛極化損耗則由于極性分子的定向能及時(shí)跟上電場(chǎng)變化而隨著溫度升高逐漸減小。這就形成了tanST不同老化周期0曲線峰值的1出現(xiàn)。從以上分析可以看出ctffT曲bSh不斷地升高k導(dǎo)致nST曲線的峰值也向高溫方bookmark3線的峰值與主絕緣的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度密切相關(guān)。由于隨著主絕緣的逐漸老化，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也在向移動(dòng)，也就是說(shuō)Tm會(huì)隨著老化時(shí)間的加而大。不僅如此，絕緣在老化過(guò)程中，環(huán)氧粘合劑發(fā)生了化學(xué)變化，紅外光譜分析表明其發(fā)生了水解反應(yīng)14.由于主絕緣中不斷有小分子和離子產(chǎn)生，使得電導(dǎo)損耗不斷地加，另外，隨著發(fā)電機(jī)主絕緣的老化，絕緣體內(nèi)分層缺陷的發(fā)展，夾層極化損耗也在加，這些都將導(dǎo)致由松馳極化損耗引起的tanS隨溫度出現(xiàn)的極大值不再明顯，甚至消失，這也是tan打曲線的峰越來(lái)越趨向于平緩的原因。以上這些因素使得tan時(shí)曲線的峰值對(duì)應(yīng)的溫度Tm隨老化的加劇而逐漸地升高，甚至超出測(cè)量范圍或是出現(xiàn)曲線無(wú)明顯峰值的情況。

　　由以上分析可以看出，大型發(fā)電機(jī)主絕緣的介質(zhì)損耗角正切tanS溫譜的峰值所對(duì)應(yīng)的溫度Tm反映的主要是絕緣材料的性能，其隨老化時(shí)間的變化體現(xiàn)了絕緣在多因子老化過(guò)程中材料的本征變化，也即絕緣材料在老化過(guò)程中的微觀變化。在我們的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，同批線棒中，測(cè)得的該參量值分散性小，具有很好的代表性，其隨老化時(shí)間的變化規(guī)律也具有一致性；相比之下，測(cè)得的介質(zhì)損耗角正切值及其量的分散性較大，老化各個(gè)階段的變化規(guī)律不明顯。另外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析可以發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)損耗角正切tanS溫譜的峰值所對(duì)應(yīng)的溫度與動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度密切相關(guān)，且測(cè)量過(guò)程中對(duì)線棒無(wú)破壞性，因此可以替代具有破壞性的動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，以便更好地研究大電機(jī)主絕緣在多因子老化過(guò)程中材質(zhì)的變化。老化后期，由于電導(dǎo)損耗和夾層極化損耗的加使得tan打曲線的峰變緩甚至消失，導(dǎo)致該溫度無(wú)法測(cè)得，此時(shí)就需要結(jié)合其他參量來(lái)評(píng)估主絕緣的老化狀態(tài)。

　　4結(jié)論通過(guò)研究聯(lián)合三因子作用下大型發(fā)電機(jī)主絕緣的介質(zhì)損耗角正切tanS溫譜隨老化時(shí)間的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)tan T曲線的峰值對(duì)應(yīng)的溫度Tm隨老化時(shí)間的加而逐漸升高，該峰也逐漸趨向于平緩，這是由于絕緣材料發(fā)生了老化造成的結(jié)果。因此，Tm可以作為反映主絕緣老化的特征參量。