【精彩论文】微水含量及老化状态对绝缘硅油介电特性的影响

观点凝练

摘要：长期电、热复合应力及潮湿环境作用下的绝缘硅油老化和受潮问题严重威胁电缆充油终端安全稳定运行。研究硅油的微水含量以及老化状态对其介电特性的影响，有利于推进介电测试手段在充油终端内填充硅油绝缘状态诊断的应用。因此，通过对未老化硅油实施自然吸湿实验与电热联合老化实验，分别制备得到6组不同水分含量及6组不同老化状态的硅油试样。随后，对所得样本进行了极化去极化电流(polarization and depolarization current, PDC)测试。并基于PDC的测试结果，分析了不同绝缘状态硅油的直流电导率及极化损耗因数频谱。最后，利用所建立的油中载流子迁移分布模型计算得到基于PDC测试结果的弛豫特征参数，该参数能够灵敏表征硅油中的微水浓度及硅油劣化副产物浓度，进一步建立了该参数与硅油绝缘状态的定量关系式。
结论：本文在不同微水含量及电热老化程度条件下研究了绝缘硅油的介电特性，得到以下结论。

（1）硅油中微水含量的增加引起直流电导率单调增加。而在硅油电热联合老化过程中，一方面由于硅油分子裂解会引起油中载流子浓度增大，另一方面老化导致的硅油粘度上升使得载流子迁移率下降，2种物理过程协同作用导致其直流电导率呈现出先增大后减小的规律。

（2）对硅油PDC实测结果进行时频变换可得到其极化损耗因数谱。极化损耗因数谱线峰值随微水含量增多及老化程度加深而增大，且峰值位置逐渐向低频段偏移。谱线峰值向谱图左上方移动是硅油绝缘状态劣化的介电特性之一。

（3）离子迁移分布模型参数能够良好解释硅油中不同种类载流子的迁移特性。对于未老化硅油，油中主要存在2类不同迁移率的载流子，而老化后因硅油分子裂解则会引入一类具有较低迁移率的载流子。其弛豫特征参数A₂×τ₂与A₃×τ₃可分别定量描述油中的水合离子浓度与裂解副产物浓度，对实际工程中应用PDC方法判别油终端中填充硅油的受潮及老化特性提供了理论依据。

引文信息

王飞风, 郭金明, 田树军, 等. 微水含量及老化状态对绝缘硅油介电特性的影响[J]. 中国电力, 2022, 55(3): 48-56.WANG Feifeng, GUO Jinming, TIAN Shujun, et al. Effect of moisture content and aging state on the dielectric properties of silicone oil[J]. Electric Power, 2022, 55(3): 48-56.

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编辑：于静茹

校对：蒋东方

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