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面向绝缘状态评估的变压器油温-气泡动态-压力 行为关联特性及恢复预警技术研究

2026年07月14日 16:35  点击:[]

技术内容
大型油浸式变压器是电网核心设备,绝缘性能关乎电网安全,局部放电引发的绝缘故障占比超60%,油中气泡动态演化、绝缘恢复失效是主要诱因。
局部放电会使绝缘油裂解产生并形成气泡,气泡在电、热、流体多场耦合下不断膨胀、破碎、增殖,持续劣化绝缘性能,形成“放电-产气-气泡增多-绝缘失效”的恶性循环。气泡还会畸变油隙电场,放电后的残留气泡会延缓绝缘恢复,叠加操作过电压时,易造成绝缘击穿、设备爆炸。
现有研究多孤立分析“气泡小桥”,缺乏对稳态工况下气泡上升、聚并行为的分析以及对冲击电压下气泡脉动、湮灭过程的研究,更无法针对多物理场工况下的绝缘风险评估方法,导致变压器故障预警准确率不足70%,运维仍依赖定期检修,无法实现精准防控。
本技术具有以下突出优点:
(1) 机理层面:打通受热、放电、气泡演化、绝缘失效耦合关联,突破单一视角研究局限,完整厘清故障发展规律。
(2) 构建多物理场工况下的绝缘风险评估方法,填补现有技术空白。
(3) 提升故障预警精度,实现变压器故障精准预判与主动防控,保障电网稳定运行。
应用情况
本技术成果目前已通过实验室模拟变压器实际工况(针板电极和球-球电极)完成原理验证,并开展产学研的工程化试用。依托东北电力大学的电气工程学院高电压实验室,利用自行搭建的局部放电作用下气泡实验观测平台,对变压器油进行局部放电-气泡产生-迁移-形变全过程的实测,对冲击损害进行推演,对绝缘状态进行评估。承担科技项目:
(1) 局部放电作用下变压器油中气泡动态行为及绝缘恢复特性;可实现如下测量指标:油中放电量及故障点定位;油温;变压器油中气体含量及故障诊断的功能。
(2) 低温下变压器油冲击击穿放电及冲击波特性研究。根据异常情况下电压、电流、油温等工况参数,揭示油的冲击击穿特性、气泡脉动规律及冲击波幅值,明确绝缘失效机理与能量转换关系,为低温工况变压器油绝缘安全提供理论与试验依据。
转化前景
本成果围绕变压器油中局部放电诱发气泡的动态行为及绝缘恢复特性展开,兼具机理深度与可落地性,转化为变压器绝缘状态评估与早期预警的辅助判据模块。揭示了局部放电与油中气泡的定量关联,以及外施电压、油温、气泡初始参数对动力学行为的影响规律;可将上述气泡演化特征量(气泡数密度、形变系数),嵌入现有变压器在线局部放电监测与DGA综合分析系统中,作为新增的特征维度。
变压器现场应用
变压器在线监测与分析系统示意
       所属团队:杨智博副教授团队                

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