基于复合频率激励的低频介电响应快速测试方法

频域介电频谱(FDS)测试是用于诊断变压器绝缘状态的有效方法之一,由于采用扫频方式测试,低频阶段所需要耗费的测试时间长,对于某些测试时间特别有限的工况不一定适用。为尽可能减少测量时间,研究了采用混频激励测试FDS的方法,其主要思想是使用多个频率正弦电压叠加的信号作为激励源,将采集到的电流曲线分解为激励信号对应频率下的多个正弦波形,分别计算获得复电容;并以油隙为试验对象,比对混合频率和单个频率电压作用下的电流波形,验证了混频激励FDS测试原理的正确性;同时以油纸绝缘试样和实体变压器为试验对象,与传统FDS(使用IDAX300型介电响应测试仪)测试结果比对,结果表明:各频率下两者测试的复电容值都基本一致,但前者的测试时间可大幅缩短。     

变压器油纸绝缘非线性介电弛豫模型构建方法研究

基于频域介电响应（FDS）对变压器油纸绝缘状态进行检测时,油纸绝缘频域介电响应的非线性变化会影响绝缘评估的准确性,因此亟须开展不同老化程度油纸绝缘材料FDS非线性变化规律的研究。在实验室环境下制备了多组不同老化程度的油纸绝缘模型,并在不同温度下对油纸绝缘非线性FDS进行测试。结果表明：测试激励幅值越大,FDS曲线在低频段降低越明显,且随着测试温度的升高及老化程度的增加,介质损耗因数曲线出现非线变化的特征频段向高频方向移动;本文基于修正的Davidson-Cole模型,通过曲线拟合计算得到模型中的形状参数,并以此建立基于传递函数的等效电路模型,仿真计算得到了油纸绝缘阻抗模值非线性的变化规律。根据仿真结果可知,各阶阻抗模型的电路参数与油纸绝缘介电特性非线性的变化规律密切相关,而阻抗的改变使得曲线在相应频段发生变化。     

低频激励下油隙的电极极化建模与介电参数方程EI北大核心CSCD

针对变压器油频域介电谱低频部分弥散现象的原因,即电极极化进行了研究。分析了变压器油隙在低频正弦激励下内部离子动态分布的过程,建立了离子分布模型,依据离子分布构建了弛豫时间和德拜(Debye)长度的表达函数,并用于Debye弛豫模型的参数计算,从而得到了以电极极化为基础的介电参数方程。计算并分析了所述试验条件下的电极极化参数,通过仿真与实测数据的对比,验证了电极极化模型及其相应介电参数方程的正确性。研究结果表明:仿真电流与试验测试电流相符合,建立的离子分布模型能够有效地表征变压器油隙频域介电响应中的电极极化机制;介电参数计算值与试验测值相符合,建立的介电参数方程能够有效地表征变压器油频域介电响应中受电极极化作用时的介电参数。所建立的离子分布模型与介电参数方程能够给油纸绝缘频域介电谱低频弥散特性研究提供基础,以便更好的将频域介电谱技术应用到工程中。     

基于频域介电谱法的套管受潮状态现场评估

水分是影响套管绝缘性能的主要因素,频域介电谱法(FDS)由于其测试频带宽,携带信息丰富而在电气设备绝缘状态评估领域广泛应用。为研究基于频域介电谱法的套管受潮状态现场诊断和评估,本文对现场运行的110kV、220kV、500kV主变高压侧套管进行频域介电谱测试,分析了水分和测试频率对频域介电谱测试结果产生的影响,针对频域介电谱的干扰频率对套管受潮状态现场诊断进行研究。     

多频正弦电压激励的快速频域介质响应测试及波形参数优化方法

介质响应测试技术作为一种无损测试方法,被广泛应用于电介质绝缘材料的绝缘性能参数测量及状态评估中。传统的频域介质响应测试采用标准正弦波电压作为激励,以扫频方式完成高频到低频范围内的测试。该方法的主要缺点是在低频段进行测试时需要耗费大量时间,极大地限制了其在现场的应用。该文以多频正弦波代替传统的标准正弦波作为电压激励,研究该激励波形参数的优化方法,通过傅里叶分析,对多频正弦激励下的单频分量进行分离,进而计算得到各谐波频率下油纸绝缘的复电容、介质损耗等参数,在保证测试精度的前提下实现缩短频域介电谱测试时间的目的。基于该方法,采用自制的测试硬件及分析系统,对油浸绝缘纸板以及高压试验变压器在0.1 m Hz~1 k Hz范围内进行频域介电谱测试,并与Megger公司的IDAX-300测试结果进行对比。结果表明:两种方法测试结果能够很好地吻合,相对误差不超过1%;采用优化后的多频正弦激励测试方法仅耗时2.9 h,相比于采用扫频方式的IDAX-300,相同测试条件下节省测试时间8 h。     

时变温度下绝缘油频域介电响应特性研究

频域介电谱技术(FDS)是一种基于介电响应原理的绝缘老化状态诊断技术,但是FDS法测量频率范围广,耗时长,变压器油温度在测试过程中受外界温度影响仍处于动态变化中。本研究对自然冷却、风扇冷却、冰水冷却3种方式下绝缘油的频域介电响应进行测试,并与恒温下的测试结果进行对比。结果表明:当频率较高(10~103Hz)时,由于电场变化周期短,温差变化小,因此3种温度梯度下与恒温下的测量结果相近,而温度变化对FDS测试结果的影响主要体现在低频段(10-3~10 Hz)。且温度随时间变化的梯度越大,参数变化越明显。     

基于分子模拟的不同水含量油浸式套管介电特性研究

对不同水含量油浸式套管进行了频域介电试验,提取频域介电谱(FDS)的特征参量对套管的受潮程度进行评估,并对频域介电试验的结论进行分析。     

油纸绝缘频域介电谱解释方法研究

为了探索频域介电谱测试结果的解释方法,提升其应用于油纸复合绝缘状态无损检测效果,在深入研究频域介电响应理论的基础上,首先在实验室内构建了油纸绝缘频域介电谱试验平台,然后分析了电导及极化损耗的机制及特性,重点讨论了复介电常数与电场频率之间的关系,提取了典型损耗特性规律,并建立了基于电导及极化损耗模型的频域介电谱理论解释方法。研究表明:复介电常数谱在低频段的特征主要因电导损耗作用所致,可用Dyre模型解释;在高频段的特征主要是因极化损耗作用所致,可用H-N模型解释;而中频段特征则是因电导及极化损耗共同作用所致,可用两种理论模型联合解释。通过该方法可获得复介电常数重构曲线,其与频域介电谱实测曲线具有良好的一致性。所提出的频域介电谱解释方法依据FDS测试结果对油浸纸板复介电常数谱进行分析与拟合,分别获得了电导为主、极化为主的损耗与电场频率之间的统计函数关系,可进一步应用于介电响应特征参数提取,从而为油纸绝缘状态定量评估奠定一定的理论基础。     

变压器固体绝缘频域介电谱温度影响校正的通用模型研究

为校正温度及含水量对变压器固体绝缘频域介电谱(FDS)数据的影响,基于空间曲面拟合技术,提出了一种考虑温度及含水量协同效应的FDS数据温度校正模型。通过对4种不同含水量的油浸绝缘纸板进行变温实验,基于主曲线技术提取其平移因子,建立了含水量、测试温度以及平移因子数值的函数模型,最终得到实验室条件下用于变压器固体绝缘频域介电谱温度校正的通用模型。最后,实验结果验证了本文提出的FDS曲线温度校正方法的准确性及通用性。     

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。     

基于频域介电谱分析的高压套管受潮状况评估方法

为了完善现场条件下高压套管的受潮状况评估方法,针对高压套管的频域介电谱(FDS)展开研究。通过测量4支高压套管的FDS曲线,评估了套管绝缘的含水量;将套管的FDS曲线折算成介损温度曲线,与典型的介损温度特征曲线进行比对,并结合FDS诊断图谱分析套管的FDS测量结果。结果表明:FDS曲线可以灵敏地反映套管的受潮状况,根据高频段的tanδ最小值可以定性分析套管的受潮状况,利用MODS软件中的数据库对FDS曲线进行拟合可以定量评估套管的受潮状况,且FDS测试结果与介损温度测试结果具有一致性。证明频域介电谱分析法可用于现场评估诊断高压套管的受潮状况。     

基于Dissado-Hill模型的油纸绝缘受潮参数特征与评估方法

为了充分挖掘介电响应信息,更好地定量评估受潮油纸绝缘中的水分含量,基于Dissado-Hill(DH)模型,研究DH模型参数随水分含量的变化特征并提出一种水分定量评估的有效方法.首先制备五种不同水分含量的油浸纸板试验样品,测试并得到不同水分含量下的频域介电谱(FDS)曲线,分析10?3～103Hz范围内水分对FDS特性的影响规律;然后通过DH模型解析出各水分含量下的DH模型参数,分析各DH模型参数随水分含量的变化规律及其原因,找到DH特征参数并建立与水分含量的映射关系;最后根据与水分关联度较强的特征参数G1、G2、G、Sχ 和ωc,提出并验证了基于DH特征参数的油纸绝缘水分评估方法,可为进一步开展油纸绝缘受潮状态定量评估研究提供依据.     

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。     

冲击电压激励下变压器套管介电响应快速测量方法北大核心CSCD

油纸绝缘套管作为变电站内极为重要的电力设备之一,其绝缘状态对于电力系统的安全稳定运行至关重要。频域介电谱法可实现套管绝缘状态的无损检测,但传统扫频测试耗费时间长,为频域介电谱的现场应用带来不便。文中提出一种冲击电压激励下变压器套管介电响应快速测量方法,利用冲击电压信号中包含的丰富频率分量作为激励信号,获取套管末屏响应电流并进行数据处理与计算,从而得到频域介电响应信息。文中基于扩展德拜模型,搭建冲击电压激励下介电响应仿真平台,并利用任意波形发生器、高压功率放大器等设备搭建实验测试平台,验证了冲击电压激励下介电响应快速测量方法的可行性与准确性,对于缩短变压器停电检修时间窗口,提高现场套管绝缘状态诊断效率具有重要意义。     

电力变压器油纸绝缘状态评估的频域介电特征参量研究

变压器油纸绝缘的水分与老化状态将直接影响到变压器的电气性能和运行寿命。为了研究水分含量和老化对油纸绝缘频域介电特性的影响规律,从而更准确地评估变压器油纸绝缘的含水量与老化状态,在实验室内制备了不同水分含量与不同老化状态的油纸绝缘样品并测试了其复电容(C*)频域谱,提出了一种利用复电容虚部(C″)评估油纸绝缘含水量与老化状态的新方法并提取了评估纸板水分含量与老化状态的频域介电特征量,初步建立了纸板水分含量及聚合度分别与频域介电特征量的量化关系。最后,通过引入"FDS曲线频率平移"方法消除温度对老化油纸绝缘样品C*频域谱的影响。结果表明:提取的频域介电特征量对纸板含水量以及老化状态变化比较敏感;通过"FDS曲线频率平移"方法得到的C*主曲线可以消除温度对C*频域谱的影响。     

变压器油纸绝缘频域介电谱特性的仿真与实验研究

变压器油纸绝缘是一种复合电介质,油纸绝缘的老化会引起油纸绝缘体系介电特性的变化。为研究油纸绝缘频域介电谱特性参数与油纸绝缘复合电介质极化过程的关系,以及更好地将频域介电谱技术用于变压器老化状态无损诊断,通过变压器油纸绝缘扩展Debye等效电路模型仿真了绝缘电阻、几何电容以及时间常数分支电路参数的变化对油纸绝缘系统复电容频域介电谱的影响规律,通过频域介电谱实验研究了油纸绝缘系统的复相对介电常数、复电容、介损等参数与油纸绝缘状态和测试温度的关系,并根据电介质极化理论深入分析了油纸绝缘极化参数随频率和温度变化的规律。结果表明,频域介电谱法既可准确评估绝缘纸含水量和油纸绝缘试品老化程度,又能反映油纸绝缘试品的介电性能;用频域介电谱法评估油纸绝缘状态要保证测试温度的同一性。     

频域介电谱用于高压电流互感器绝缘诊断

电流互感器(TA)是电网控制回路的重要组成部分,失效时可能引起相对地故障或高能量爆炸,妨碍变电站的安全运行。为了提高电流互感器的运行可靠性,基于频域谱理论和测试技术,提出了联合频域介电谱和高压介损试验进行高压电流互感器绝缘状态及老化诊断的方法。首先利用频域介电谱(FDS)对3台220kV TA进行测试,得到了主绝缘的tanδ-f和C*-f特性曲线。然后对设备进行了高压介损试验,得到了主绝缘的tanδ-U曲线,并将10kV工频介损与FDS测试结果进行了对比,验证了两者的一致性。从试验结果可知:绝缘严重老化或受潮均使得固体绝缘中水分含量增加、低频段的介质损耗升高;老化严重时,低频段的复电容实部随频率降低而增大,绝缘受潮时复电容实部基本不随频率变化;绝缘老化设备在tanδ-U曲线上呈现开口形状,绝缘受潮设备的tanδ基本不随电压U变化,为两者的区分提供了新途径。FDS作为一种估计纸中水分和油电导率的可靠工具,结合高压介质损耗试验有利于对高压TA绝缘进行更有效、准确的诊断。     

基于Fréchet相似度的套管频域介电谱诊断方法

频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)测试具有无损化、频带宽、信息丰富等优点而广泛应用于充油设备诊断。但是,利用FDS测试曲线受套管结构、类型影响较大,对现场测试结果判断造成不便,为此提出了一种基于Fréchet相似度的FDS套管缺陷诊断方法。首先根据不同结构、电压等级对缺陷套管进行现场FDS测试;继而研究了套管电介质响应模型,揭示不同频段测试曲线所对应的不同缺陷类型,并提出基于Fréchet相似度的套管现场FDS测试诊断判据;最后结合套管现场FDS测试缺陷案例,得出套管FDS测试曲线在低频段(0.01 Hz以下)可以反映套管受潮缺陷,在中频段(0.01～10 Hz)反映套管油老化程度。     

基于曲线拟合法的新型定制电力设备快速检测算法

定制电力配套设备的运用可有效地补偿电压暂降和瞬时断电,其研究开发过程中遇到的一大难题是:寻求快速算法,以便在3ms以内检测出电压暂降和瞬时断电。在分析常规保护用检测算法如有效值计算法、缺损电压法、辨别导数算法、三相d-q分解法、利用单相电压延迟60°构造三相虚拟电压d-q变换法和利用求导数法构造三相虚拟电压d-q变换法的优缺点基础上,提出了基于曲线拟合法的快速检测算法。通过研究两采样值积曲线拟合法、三采样值积曲线拟合法的优缺点,比较曲线拟合法与前面提到的检测算法,并比较两采样值积曲线拟合法与三采样值积曲线拟合法,得出两采样值积曲线拟合法更适合于在定制电力配套设备中运用。基于DSP仿真器上编程仿真,分析得到的各种检测算法处理电压暂降的结果波形,证实了该观点。     

500kV油浸纸绝缘套管频域介电谱现场测试及分析研究

本文中作者介绍了频域介电谱测试原理,对500k V套管的频域介电谱特性进行了研究,结合电气试验和解体检查结果,阐述了频域介电谱对检测套管受潮、低能量局放等缺陷的有效性。