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

　　在低溫區(qū)，極性分子熱運動很弱，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；當溫度升高時，分子熱運動增加，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間減小，極性分子的定向能及時升高而減��；在高溫區(qū)，由于分子熱運動加劇反而阻礙偶極分子在電場方向的定向，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，tanS的松弛極大值就將不顯著，當介質(zhì)的電導(dǎo)率很大時，tanS的極大值就不出現(xiàn)。

　　3試驗與分析31介質(zhì)損耗測量本文所使用的定子線棒一部分取自一臺運行了16年的水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機，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級絕緣，對這些線棒進行了電、熱和機械聯(lián)合三因子加速老化。為了準確地測量線棒的介質(zhì)損耗角正切值，本試驗采用三電極測量系統(tǒng)，以屏蔽表面電流并且均勻測量極的端部電場。

　　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為標準電容器，R3和R4為電阻比例臂，用來平衡電容Cx和Cn；電容C4用來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試驗結(jié)果與分析跟上申」場變化使得松弛極化損atanleS隨著溫度腕因bookmark2大電機主絕緣在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，以此來了解絕緣材料隨老化時間的變化。

　　和分別示出了未運行過的備用線棒在0.2Un下介質(zhì)損耗角正切tanS的溫譜圖以及運行過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，對于未運行過的備用線棒來說，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，幾乎每個老化周期測得的tanST曲線也都會出現(xiàn)一個峰值。在聯(lián)合三因子老化，分析其原因可能是峰所對應(yīng)的溫度已經(jīng)超出了測量的溫度范圍，也可能是該峰已經(jīng)消失。

　　大型發(fā)電機主絕緣的粘合劑為環(huán)氧樹脂，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)，分子熱運動很弱，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；當溫度升高到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，分子熱運動增加，松弛時間減小，松弛極化損耗則由于極性分子的定向能及時跟上電場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，也就是說Tm會隨著老化時間的加而大。不僅如此，絕緣在老化過程中，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打曲線的峰越來越趨向于平緩的原因。以上這些因素使得tan時曲線的峰值對應(yīng)的溫度Tm隨老化的加劇而逐漸地升高，甚至超出測量范圍或是出現(xiàn)曲線無明顯峰值的情況。

　　由以上分析可以看出，大型發(fā)電機主絕緣的介質(zhì)損耗角正切tanS溫譜的峰值所對應(yīng)的溫度Tm反映的主要是絕緣材料的性能，其隨老化時間的變化體現(xiàn)了絕緣在多因子老化過程中材料的本征變化，也即絕緣材料在老化過程中的微觀變化。在我們的實驗中發(fā)現(xiàn)，同批線棒中，測得的該參量值分散性小，具有很好的代表性，其隨老化時間的變化規(guī)律也具有一致性；相比之下，測得的介質(zhì)損耗角正切值及其量的分散性較大，老化各個階段的變化規(guī)律不明顯。另外，通過實驗結(jié)果和分析可以發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)損耗角正切tanS溫譜的峰值所對應(yīng)的溫度與動態(tài)力學(xué)實驗中測得的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度密切相關(guān)，且測量過程中對線棒無破壞性，因此可以替代具有破壞性的動態(tài)力學(xué)實驗，以便更好地研究大電機主絕緣在多因子老化過程中材質(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)致該溫度無法測得，此時就需要結(jié)合其他參量來評估主絕緣的老化狀態(tài)。

　　4結(jié)論通過研究聯(lián)合三因子作用下大型發(fā)電機主絕緣的介質(zhì)損耗角正切tanS溫譜隨老化時間的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)tan T曲線的峰值對應(yīng)的溫度Tm隨老化時間的加而逐漸升高，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。