哈尔滨理工大学能源动力硕士学位论文
不同含水量油纸复合绝缘极化与重复极化
电流特性
摘要
随着电力需求的增加，电网负荷加剧，尤其是大型电力变压器的可靠性面
临严峻挑战。这些变压器部分处于老化的中后期阶段，受到受潮以及油纸绝缘
老化等因素的影响，使其可靠性大幅下降，使用寿命显著减少，因此对变压器
内部油纸绝缘状态进行可靠的评估显得尤为重要。当下基于介电响应测试技术
的油纸绝缘评估方法由于其诊断的无损性与便捷性引发了学者的广泛关注。水
分子对变压器内部绝缘的影响较大，在高含水率下基于极化去极化法对油纸复
合绝缘的老化检测以及极化机理探究仍不够明确，因此有必要对不同含水率下
油纸复合绝缘的评估进行深入研究。
本文组建了试验平台，通过对不同老化程度的纸板进行受潮处理和进行重
复PDC试验，探索了不同含水率和不同老化程度纸板对油纸复合绝缘的极化去
极化电流特性的影响，以及不同含水率、不同老化程度纸板在不同重复极化时
间下对极化电流特性的影响。研究采用了三支路扩展德拜模型拟合数据，并结
合1mm电极间隙下单纸板绝缘的极化去极化试验结果，对油纸复合绝缘的含水
特性与老化特性进行分析。
在极化去极化试验中，试验结果表明在低含水量条件下，未老化纸板在油
纸复合绝缘结构下极化电流和去极化电流不对称，去极化电流大于极化电流，
老化样品则表现出极化去极化电流基本对称的现象。该现象的原因认为是纸板
老化程度增加，羟基的丢失使老化纸板无法吸附更多负电荷，导致了极化和去
极化电流的对称性增加。随着纸板含水量的增大，极化去极化电流都增大，去
极化电流的增加更为明显，新旧纸板的极化去极化电流都不再对称，电导电流
随含水率上升而增大。通过对比分析，发现极化电流的电导电流可有效评估纸
板的含水量。再通过扫描电子显微镜发现纸板老化后，纤维的破裂后束缚水分
子能力下降。新旧纸板中水分子在油中扩散平衡的速率不同，使得油纸绝缘的
电场分布随时间而改变，新旧纸板由于电场重新分布速度不同影响了其极化电
流的衰减进程，表明高含水纸板中纸板的老化程度会对油纸复合绝缘中电导电
流的大小产生影响。
I
哈尔滨理工大学能源动力硕士学位论文
在重复极化试验中，低含水率下的新纸板在油纸复合绝缘试验前期，第二
次极化电流明显大于第一次。随着纸板老化程度增加，两次极化电流的差异性
减小。这表明通过对比两次极化电流的差异，特别是最短支路的幅值常数的差
异，可以表征纸板的老化程度。在高含水率条件下，由于电渗作用影响了电场
的分布，一次极化电流和二次极化电流都有明显的上升，两次极化电流最短支
路的幅值常数的差异明显提高，淹没了对纸板老化程度的判别。本研究表明，
油纸复合绝缘在低含水率下，纸板的老化程度可以通过对两次极化电流的最短
支路幅值常数的差值来判断，而在高含水率下，水分的影响成为主导因素，对
老化的判断产生干扰。
关键词油纸复合绝缘；老化评估；含水率；极化电流特性
II
哈尔滨理工大学能源动力硕士学位论文
PolarizationandRepetitivePolarization
CurrentCharacteristicsofOil-paper
CompositeInsulationUnderVarying
MoistureContentLevels
Abstract
Withtheincreasingdemandforelectricity,theburdenonthepowergridhas
intensified,particularlyposingseverechallengestothereliabilityoflargepower
transformers.Thesetransformersarepartlyintheagingmiddle-to-latesta