受潮对油纸电容式套管频域介电响应的影响

设计制作了10 kV油浸纸套管模型,对该模型进行电势分布仿真,得出电势沿径向路径线性分布的结论。同时,套管模型实际工频电容测量值30.197 pF与理论计算值30.172 pF接近,套管模型基本满足实际需求。测试了不同受潮程度下套管的主绝缘与绝缘油的频域介电响应特性后发现:受潮缺陷会使主绝缘的介质损耗和电容在整个频域(10~(-3)~10~3Hz)内明显增加;受潮后的绝缘油介质损耗在整个频域内明显增加,而电容则在10~(-3)~10~(-1)Hz频段内明显增加,10~(-1)~10~3Hz内基本保持不变。最后选取特征频率点(10~(-3)、10~(-2)、10~(-1)Hz)下的电容值与工频电容值的比值为特征量有效地实现了对套管受潮状态的评估,为频域介电响应技术应用于油纸电容式套管的状态评估提供了理论参考。     

基于频域介电谱的油纸绝缘宽频等效模型参数辨识研究

为充分解释频域介电谱(FDS)的测量结果,并为提取油纸绝缘状态特征量提供基础,基于扩展德拜模型(EDM),提出一种利用FDS曲线辨识EDM各支路阻容参数的有效方法。采用两支经不同程度模拟受潮处理后的真型油纸电容式套管,首先测量其FDS曲线,并通过遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的融合方法进行EDM的参数辨识,有效解决了EDM对FDS重构匹配度差的问题,进而建立在10~(-3)~10~3 Hz量级范围内的油纸绝缘宽频介电响应等效模型。进一步采用模型参数转换得出时域中的回复电压法(RVM)谱图,并通过对比实测RVM谱图,最终验证该参数辨识方法同时具有良好的时频域一致性,可为进一步开展油纸绝缘状态的定量评估提供依据。     

变压器油纸绝缘老化与水分含量评估频域介电特征量

为区分水分以及老化状态对油纸绝缘频域介电响应的影响,更好地推动频域介电谱技术(FDS)应用于现场电力变压器绝缘状态的无损评估,首先在实验室制备了不同含水量、不同热老化状态的油纸绝缘样品,然后在深入分析老化和水分对频域介电响应影响规律的基础上,提出一种利用介质损耗因数tanδ区分油纸绝缘水分和老化状态对频域介电响应影响的方法,并提取了能够量化绝缘纸水分含量及聚合度的频域介电特征量。研究结果表明:提取的油纸绝缘样品的频域介电特征量在10-1~10Hz的频域范围内对水分反映灵敏,而老化仅仅在10-3~10-1Hz的测试频段内对该特征量的影响较大,该特征量在两频段范围内的最大值分别与绝缘纸水分含量、聚合度均存在拟合优度较高的指数函数关系。提取的特征量可进一步应用于变压器油纸绝缘状态的无损评估。     

油纸绝缘水分平衡样品的制备及水分评估频域特征量提取

为了推动介质响应技术应用于现场电力变压器油纸绝缘状态评估,需要在实验室可靠地建立不同水分含量且水分平衡的油纸绝缘介质响应数据库。本文提出了一种不同水分含量油纸绝缘水分平衡样品的制备方法,深入分析了油纸水分迁移过程中与平衡后的频域介质响应,然后从中提取了反映纸板水分含量的频域特征参量,并初步给出了油纸绝缘水分平衡后的纸板水分含量与特征参量之间的量化关系,最后通过Karl Fischer滴定法验证了制备方法的可靠性。结果表明:随着绝缘纸板水分含量的增加,复电容的实部C′在10?3~100 Hz范围内明显增大,介质损耗tan?曲线与复电容虚部C″曲线均向高频方向移动;介质损耗因数tan?、复电容实部C′、虚部C″在特征频率处(f=10?3Hz、10?2Hz、10?1Hz、100Hz)均与绝缘纸板的水分含量存在明显的函数关系;本文所提出的方法可以较准确地制备出不同水分含量且达到水分平衡的油纸绝缘样品。     

油纸绝缘变压器时域极化谱特性实验分析

本文旨在研究油纸绝缘介质老化机理与弛豫响应特征量之间的内在关系,将RVM(Return Voltage Measurement)技术应用于油纸变压器绝缘状态的无损诊断。通过RVM实验测量平台,测得恒温条件下不同微水含量、不同内部结构和不同老化状态的油纸绝缘样品对应的回复电压时域极化谱线,根据实验数据分析出不同绝缘状态下油纸绝缘时域极化谱特性参数的变化规律,并结合介质极化响应理论,阐明特征参数弛豫特性变化机理。实验结果表明:时域回复电压极化谱中回复电压最大值和主时间常数的位置改变,能有效反应油纸绝缘受潮和老化情况;初始斜率在充电时间10?2~101s、峰值时间在充电时间101~104s的量值大小,构成无损诊断的信息依据;初始斜率是老化程度的直接反馈参量,以区分水分对极化谱特性的影响;主时间常数可甄别绝缘结构不同的变压器绝缘状态,其与微水含量的指数函数关系,可用于延缓变压器受潮,提高运行可靠性。     

油纸绝缘介电响应宽频等效建模研究

频域介电响应方法(Frequency Domain Spectroscopy,FDS)因其具有良好的抗干扰特性和丰富的宽频信息,成为在供电现场被广泛应用的一种油纸绝缘状态无损诊断方法。但是,FDS测量结果同被试对象绝缘状态之间确切的定量关联关系尚不明确,制约了FDS方法的进一步推广应用。为向定量解读FDS测量结果提供分析工具,针对FDS的宽频建模及参数辨识问题进行了研究。首先利用油纸电容式套管模型开展人工受潮模拟及介电响应测量实验,获得对应不同绝缘状态的实际介电响应数据。然后,基于介电响应的扩展德拜等效模型,采用一种改进的人工蜂群算法同序列二次规划算法的融合算法,对模型进行了参数辨识。通过对3组不同水分含量下的FDS谱图进行建模表明,在整个宽频测试频带(10^(−4) Hz~10^(3) Hz量级)内,复电容的实测谱图和模型重建谱图之间具有良好的一致性,模型对实测FDS的拟合优度均超过0.95,且模型中电阻和电容辨识值均分别位于10^(9)Ω和10^(⁃9)F的合理范围内。表明所采用的扩展德拜模型及参数辨识算法能够实现在宽频范围内对频域介电响应的精确建模,为下一步探究模型参数变化规律提供前期基础。     

水分对电容式油纸绝缘套管频域介电谱的影响

为研究水分对油浸式套管频域介电谱的影响,首先根据行业规范在实验室内设计并制作了72.5 kV电容型油纸绝缘套管模型,然后对套管模型进行受潮处理,制作了水分含量分别为0.53%、1.78%、2.97%、3.89%、5.03%的试样,测试了不同水分含量的油浸式套管模型的频域介电谱,最后分析并讨论了水分对电容式油纸绝缘套管频域介电谱的影响。结果表明:随着测试电场频率的上升,复介电常数虚部ε″和介质损耗因数tanδ呈现出先下降后升高的变化趋势,不同水分含量的套管模型的测试曲线在频率为10~(-3)~10~1Hz时呈现出的差异更为明显;随着外加电场频率的变化,套管模型的介质损耗因数曲线会在特征频率(f)处产生极值点,当套管模型受潮严重时,极值点现象在测试频率范围内消失;不同水分含量的套管模型介质损耗因数曲线极值点的f与水分含量存在指数函数关系,可用来对套管的水分含量进行有效评估。     

变压器油纸绝缘系统频域介电特性的影响因素研究

为准确检测变压器油纸绝缘系统的健康状态,利用试验方法分别测试了水分、热老化和温度三种因素对频域介电谱(FDS)的影响。在实验室内完成试品的制备和试验平台的搭建,通过绝缘诊断仪IDAX300分别对制备好的水分和老化试品在特定温度下进行FDS测试,并得到相应的试验数据和图像。试验研究表明:在全频域10~(-4)~10~3Hz内水分、热老化、温度对FDS有着不同的影响规律,且在频域10~(-4)~10~(-2)Hz内随着水分含量、热老化时间、温度的增大介质损耗tanδ也逐渐增大,该方法为准确检测变压器的健康状态提供了理论依据。     

变压器油纸绝缘频域介电特征量与绝缘老化状态的关系

为了更好地将频域介电谱技术用于无损诊断变压器油纸绝缘老化状态,通过频域介电谱测试了不同老化程度油纸绝缘试品的频域介电特征量。研究了油纸绝缘试品的相对介电常数、介质损耗因数、电容、体积电导率与频率和绝缘纸老化状态的关系,在分析温度对油纸绝缘试品频域介电特征量影响规律的同时,提出了求解油浸绝缘纸活化能的新方法。结果表明:油纸绝缘试品在10 3～100Hz的频域介电特征量能反映其老化状态;不同老化程度油纸绝缘的电容C(DPt)或相对介电常数r(DPt)在10 3Hz、10 2Hz、10 1Hz的值分别与绝缘纸聚合度差值(DP0 DPt)存在二次多项式函数关系;利用油纸绝缘试品tan曲线求解出的油浸绝缘纸(DP=880)活化能为96.65kJ/mol,利用"频温平移因子"可将已知测试温度下的频域介电特征量推广到未知温度,解决了测试温度不同对FDS结果带来的影响。     

应用频域介电谱法的变压器油纸绝缘老化状态评估

通过频域介电谱法(frequency domain dielectric spectroscopy,FDS)测试分别在110和130℃下老化不同程度的变压器油纸绝缘试品的相对介电常数(εr)和介质损耗因数(tanδ),提出利用油纸绝缘试品在特征频率处的εr、tanδ值评估油纸绝缘老化状态的新方法,建立油纸绝缘试品在特征频率处的εr、tanδ与绝缘纸老化状态的量化关系。结果表明FDS低频段对油纸绝缘老化状态反应敏感,不同老化程度油纸绝缘试品在特征频率处的εr和tanδ值与绝缘纸聚合度满足指数函数关系;研究成果为将FDS用于无损诊断变压器老化状态提供参考。     

基于灰色关联与时-频域介电响应的油纸绝缘受潮状态快速评估方法

受潮状态下油纸绝缘的等效扩展Debye模型不再具有线性特性，使得基于时频转换的油纸绝缘状态评估方法存在一定误差。本文综合时域与频域介电谱的优点，在获取时-频域介电响应参数的基础上使用灰色关联算法构建油纸绝缘受潮状态评估模型。首先制备不同含水量的油纸绝缘样品，分析了受潮和温度对极化去极化电流（polarization and depolarization current,PDC）以及频域介电谱（frequency domain spectroscopy,FDS）曲线的影响，进一步提取不同受潮状态下PDC和FDS曲线的特征参数。在此基础上，采用灰色关联算法整合油纸绝缘时频域介电特征量得到其规范化后的参考向量。最后，分别通过实验室样品数据和现场变压器数据验证了评估模型的准确性，为变压器早期故障预警与诊断提供了新方法。     

基于频域介电响应的油浸纸套管受潮缺陷诊断分析北大核心CSCD

水分是影响油纸绝缘套管绝缘性能的主要因素之一,对油纸绝缘套管的受潮状态开展诊断分析有重要工程价值。为研究油纸绝缘套管在不同受潮状态下的频域介电特征,文中针对正常套管和芯体受潮套管开展了频域介电响应测试,获取芯体受潮程度与介电响应的分布关系,提取了0.1 Hz至1 kHz频率范围介损偏差平均值(average dielectric loss deviation)E(Δlg(tanδ))和实部电容比值KC′两类缺陷判断特征值。研究结果表明,水分作为强极性物质,会引起套管的绝缘电阻下降以及介质损耗的提升,由于绝缘纸与绝缘油的亲水性差异,芯体受潮对套管绝缘性能的影响较绝缘油受潮情况更为显著。在0.1 Hz至1 kHz频率范围内,芯体受潮套管存在E(Δlg(tanδ))>0.23和KC′>1.05%的特征。据此制定了0.1 Hz至1 kHz频率范围内介电损耗增量不大于70%,电容变化量不大于5%的缺陷判断依据,实际应用效果较好。研究成果为现场分析及诊断油纸绝缘套管受潮缺陷提供了参考。     

温度对油纸绝缘介电响应特性的影响

为了研究温度对变压器油纸绝缘介电响应测量结果的影响,以更准确地评估纸板微水含量和老化状态,设计了在不同温度下对变压器油浸绝缘纸板试品分别进行时域回复电压(RV)和频域谱(FDS)测量的实验,比较不同温度下油纸绝缘RV极化谱特征参数以及介质损耗因数tan、复电容实部C′、虚部C″的频域谱曲线变化,分析变化趋势及原因,研究温度对介电响应方法评估绝缘纸板微水含量及其老化状态的影响。结果显示,随着温度的升高,试品RV极化谱曲线峰值向较短充电时间方向偏移,峰值时间和峰值电压均减小;试品tan和C″频域谱曲线向高频方向偏移,最小值略微增大;C′变大,在较低频率尤其明显。因此,在用介电响应法评估纸板微水含量及老化状态必须考虑温度影响,否则将导致评估结果失实。     

频域响应法对油纸绝缘测试中外界因素影响的仿真研究

介绍变压器油纸绝缘状态检测的发展现状,阐述了变压器油纸绝缘的电介质响应法的研究现状,介绍了扩展的Debye模型对于介质损耗过程的代表性,最后依据现有研究成果对各种老化模式、各种水分比例的油纸绝缘样品和一系列温度梯度中的FDS检测及其依据检测结论实现德拜模型拓展的指标辨识,利用拟合优良的绝缘电阻、几何电容以及各条支路参数,来仿真不同外界因素下变压器油纸绝缘的FDS曲线,讨论水分、温度、老化因素对变压器油纸绝缘状态产生的不同影响,分析不同因素对设备绝缘状态的影响进而推进介电响应法在实际检修中的应用。     

变压器油纸绝缘套管受潮缺陷频域介电谱特征

已有研究表明,频域介电谱(FDS)对油纸绝缘受潮缺陷的检测比较灵敏。为了研究变压器油纸绝缘套管受潮缺陷的FDS特征,测试了受潮后套管模型不同静置时间下的介损电压特性和0.001 Hz～1 k Hz的介损频率特性。结果表明:在受潮初期,相同试验电压下介损随时间的变化呈现微弱增长趋势,但并不明显,相同时间下,介损随试验电压升高有所增长;在受潮中期,介损随时间的变化呈现明显增长趋势,并在120 h时介损达到峰值;在受潮末期,介损随着时间的增加呈现下降趋势,整个过程介损增量未超过规程规定值,可考虑降低规程规定值。在FDS的低频段0.001～0.01 Hz区间范围内可明显区分受潮套管和不受潮套管,1 m Hz介损特征尤其明显。因此建议套管出厂及运行增加FDS低频段测试,利用FDS低频段特征进行套管绝缘诊断。     

不同受潮类型下油纸绝缘套管的频域介电谱特性

电容型高压套管作为典型的油纸绝缘设备之一,是电力变压器不可或缺的外部连接组件。为了评估频域介电谱法用于油纸绝缘套管含水量状态的有效性,研究了实验室油纸绝缘等效模型和现场套管的频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)特征在不同受潮程度和受潮类型时的变化规律。同时,结合界面极化数值模型分析结果,针对不均匀受潮样品和现场套管进行数值分析。结果表明:水分会影响频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)特性曲线整个频段。水分分布不均匀时,水分含量高的部分对油纸绝缘整体FDS特性曲线影响较大。不均匀程度越大,曲线波动越大,且具有典型的界面极化特征。因此,可采用频域介电谱方法对油纸绝缘套管的含水量进行评估,同时也能针对性地评估水分分布不均匀的影响。     

基于FDS介电响应法的油纸绝缘型设备状态评估

对于油纸绝缘型设备,传统工频介质损耗测量频带范围有限,无法准确分析介质内部的绝缘状态,基于介电响应的频域谱法（FDS）能更灵敏、全面地反映油纸绝缘型设备内部油老化及油纸受潮状态。介绍FDS测量原理及水分评估方法,建立变压器及套管结构模型,并分析测量影响因素,在现场中利用DIRANA介电响应分析仪对ABB GOE型套管进行FDS测量和水分评估,结果证明FDS具有良好的实用性,为油纸绝缘型设备状态评估提供了新方法。     

回复电压极化谱特征量与油纸绝缘变压器微水含量关系分析

水分是强极性分子,会改变绝缘介质的弛豫时间,从而影响变压器的绝缘状态。因此准确诊断变压器中的微水含量,对分析变压器的老化受潮状态具有重要意义。通过介质响应的回复电压法,结合现场测试的回复电压极化谱特征量进一步探讨了回复电压极化谱的特征量与油纸绝缘变压器微水含量之间的内在联系,得出结论:主时间常数越小,则变压器的含水量越高;初始斜率越大,则变压器的含水量越高;同时回复电压最大值也会随着水分含量的增加而增大。因此,可通过分析对比回复电压极化谱特征量来诊断变压器的微水含量,从而更有效地评估油纸绝缘变压器的老化受潮状态。     

现场变压器油纸绝缘时频域介电特征量提取及状态评估

油浸式变压器的绝缘状态决定了变压器的运行寿命。为将时频域介电响应技术应用于变压器油纸绝缘状态的无损评估,对一台停运的500kV变压器进行了极化/去极化电流(PDC)与频域介电谱(FDS)测量。通过时域介电谱融合理论及FDS技术提取了反映变压器油纸绝缘状态变化的时域介电特征量与频域介电特征量,并分析了其变化规律。研究结果表明,时频域介电特征量对变压器油纸绝缘的老化情况较为敏感,可定性评估变压器的绝缘状况。     

基于频域介电谱的油纸绝缘套管局部受潮诊断研究

套管受潮初期多为局部受潮,因此局部受潮的有效诊断可避免套管受潮过程的进一步发展。本文采用频域介电谱(FDS)对套管局部受潮诊断方法进行研究。首先制备梯度含水量油纸绝缘样品,组合形成局部受潮等效试样,并获得其FDS特性。结果表明,局部受潮会形成不同含水量油纸绝缘界面,在FDS曲线中产生界面松弛极化损耗峰,径向局部受潮程度越大,损耗峰幅值越大,并向高频方向移动,因此基于界面松弛极化损耗峰特性可对套管局部受潮进行诊断。利用变压器套管仿真模型验证了所述方法的有效性,为变压器套管早期故障预警与诊断提供了新方法。