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。     

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。     

油老化对油纸绝缘时域介电特性影响的实验研究

为了研究绝缘油老化对变压器油纸绝缘时域介电特性测量结果的影响,以更准确地分析和评估油纸绝缘老化状态,对油浸纸试品进行加速热老化,获取3组不同老化程度的变压器油试样并分析其理化参数。对新绝缘纸试品进行真空干燥,然后使用3组油样分别对干燥的纸样进行充分浸渍获得3组油老化状态不同的油浸纸试品。对每组油浸纸试品进行极化去极化电流(polarization and depolarization currents,PDC)测量,分析油老化引起的油纸绝缘时域介电特性变化。结果表明,变压器油老化后,油中微水含量、酸值、介质损耗因数显著增大,pH值、电阻率减小;油浸纸试品的极化、去极化电流增大,电导电流增大且需要较长时间达到稳定值;试品绝缘电阻R60和吸收比Ka减小。     

基于去极化电流法的变压器油纸绝缘状态

变压器油纸绝缘作为典型的复合电介质在老化过程中,其介电特性将发生显著的变化。本文为了研究油纸绝缘老化的介电响应特征量,设计了一套模拟变压器油纸绝缘老化的实验装置,研究了在加速电老化过程中,不同老化阶段的油纸绝缘的去极化电流,并利用傅立叶红外光谱分析了老化过程中油的化学组分的变化,作为对电老化程度的验证。研究结果表明,去极化电流的Debye等效电路模型能有效分析变压器油纸绝缘的老化状态,分析表明电路模型中最大和最小时间常数所对应的电阻R和电容C可作为老化特征量,其中最大时间常数所对应的Rmax、Cmax反应了绝缘油的老化情况,而最小时间常数对应的Rmin、Cmin反应了绝缘纸的老化情况。     

水分和温度对FDS低频介损的影响研究

FDS方法能有效地评估水分和温度对变压器油纸绝缘系统的影响,尤其是低频介损更能有效反应其绝缘状态。在实验室完成试品的制备以模拟变压器油纸绝缘系统,试验研究了水分和温度对f=0.1 mHz的低频介质损耗tanδ的影响,并通过最小二乘法分别将水分含量和测试温度与特征频率处的介质损耗tanδ进行拟合,得到相应的拟合关系。试验结果表明:低频f=0.1 mHz处的介质损耗tanδ随着水分和温度的上升呈指数函数增长,且其增长速率不断增大。该方法准确直观地评估了水分和温度对低频介损的影响,对准确诊断变压器油纸绝缘老化状态具有参考价值。     

变压器油纸绝缘频域介电谱特性的XY模型仿真及试验研究

为将频域介电谱法更好地用于对变压器油纸绝缘状态的现场诊断,通过联合XY模型仿真和主绝缘结构可变的变压器模型对变压器油纸绝缘系统的频域介电谱特性(FDS)进行研究。首先,借助于Concept 80宽频介电谱仪和介电响应分析仪DIRANA验证了XY模型仿真结果和变压器模型实测结果的等效性。然后,以绝缘纸板的复介电常数频域谱数据为基础,采用XY模型仿真系统地探讨了油纸绝缘系统在不同绝缘结构、绝缘油电导率、绝缘纸水分含量和老化状态等情况下的频域介电谱特性。研究结果表明:当绝缘油电导率较大时,在tanδ频域谱的低频部分出现"凸起","凸起"峰值所在频率随油电导率增大向高频方向平移,但幅值不变;随绝缘结构中X或Y值增大,"凸起"所在频率向高频方向平移,但幅值反而减小;随老化程度的加深,tanδ频域谱向高频方向移动;该研究提供了一种利用频域介电谱法诊断变压器老化状态的新思路。     

基于极化–去极化电流法的变压器油纸绝缘低频介质损耗特性分析

目前极化-去极化电流(polarization and depolarization current,PDC)法被用来替代频域介电谱(frequency domain spectroscopy, FDS)法获取变压器油纸绝缘在低频下的诊断信息,以实现有效的频域诊断并节省测试时间。为了研究基于PDC法对油纸绝缘的频域诊断,制作了不同热老化程度和不同含水量的油纸绝缘模型,并基于PDC的时频变换分析了其低频损耗特性。油纸绝缘的低频介质损耗因数被分为电导损耗因数(tanδ_(conductance))和总极化损耗因数(tanδ_(total-pol))两部分,其中总极化损耗因数包括偶极子极化损耗因数(tanδ_(dipole-pol))和界面极化损耗因数(tanδ_(interface-pol))。结果表明:随着热老化时间的增加,油纸绝缘模型的tanδ_(conductance)曲线和tanδ_(total-pol)曲线均有所上移;而随着含水量的增加,油纸绝缘模型的tanδ_(conductance)曲线大幅上移,tanδ_(total-pol)也有所增加且tanδ_(interface-pol)增加相比于tanδ_(dipole-pol)增加更为明显。这说明热老化同时影响了油纸绝缘的电导损耗和极化损耗;而水分则大幅增强油纸绝缘的电导损耗并使得界面极化损耗也有所增加。最后,通过对比实际变压器低频损耗的分析结果和预防性试验结果证明了利用PDC对油纸绝缘低频损耗特性进行分析的有效性。     

基于极化-去极化电流法的实际变压器油纸绝缘老化状态的现场评估

为了研究极化-去极化电流法(PDC)对变压器油纸绝缘老化的现场诊断效果以及适用于现场诊断的老化特征参量,使用极化-去极化电流测试装置在现场条件下对多个存在不同老化问题的变压器进行了诊断。通过从极化-去极化电流中提取出的老化特征参量对各变压器的绝缘老化状态进行分析,并与现有的变压器绝缘诊断手段的测试结果进行对比。结果表明:PDC方法能够有效应用于现场变压器油纸绝缘老化状态的评估,提取出的综合电导率、绝缘油电导率以及低频介质损耗因数3个老化特征参量可以从不同方面反映变压器绝缘的老化情况,且结果与变压器绝缘电阻测试、绝缘油试验以及绝缘油介质损耗因数测试结果相符。     

植物绝缘油变压器不同油纸绝缘组合老化水分含量研究

植物绝缘油变压器内部油纸绝缘结构中水分的存在会加速油纸绝缘老化,降低其介电性能及力学性能,导致变压器的故障发生率提高。因此,研究不同植物油纸绝缘组合老化过程中水分变化规律对保障变压器安全稳定运行具有重要的意义。本研究以3种植物绝缘油、普通变压器矿物绝缘油与B级耐热的DMD变压器专用绝缘纸的4种油纸绝缘组合为对象,在实验室进行加速热老化试验,探索了植物绝缘油纸老化过程中水分含量的变化规律。结果表明:绝缘油的类型是影响油中水分含量的原因之一,老化过程中植物绝缘油中水分含量明显低于矿物绝缘油,油中水分含量随老化时间的增加呈先升高后降低的趋势。     

基于时域谱线特征量的变压器油纸绝缘诊断

针对应用介电响应理论评估油纸绝缘老化状态存在的不足,提出一种新的变压器油纸绝缘诊断方法。对变压器的回复电压微分谱线进行解谱,分析时域微分子谱线的数量和弛豫时间常数比Kτ与绝缘老化状态间的关系,从而实现变压器油纸绝缘状态诊断。对多台变压器的测试数据进行统计和分析,得出结论:回复电压时域微分谱线的子谱线数随绝缘状态发生改变,油纸绝缘老化越严重,分解的子谱线数量越多;Kτ能准确判断绝缘油相对于绝缘纸的老化状态。     

基于可靠性准则和绝缘年龄评估的变压器备用分析

针对传统的变压器备用分析未考虑设备的实际老化失效等问题,提出一种基于可靠性准则和绝缘年龄评估的变压器备用分析方法,以合理确定备用变压器的贮备数量和采购时间。首先,基于变压器油中的实测状态监测数据,拟合绝缘纸聚合度,并估算变压器当前及未来的绝缘年龄;其次,通过绝缘年龄预测设备的老化失效不可用率,结合可修复失效确定设备总的失效不可用率;最后,根据系统可靠性水平的要求,利用可靠性分析理论为变压器组制定备品策略。针对南方某区域电网22台220 kV变压器的实测数据,进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

基于频域介电谱试验的750kV变压器绝缘状况评估

电力变压器运行的可靠性在很大程度上取决于其绝缘系统,绝缘性能降低,寿命便缩短。从经济性和安全性考虑,希望尽可能延长变压器的使用年限,又确保其安全稳定运行,则要对其进行绝缘诊断和寿命评估。通过分析电力变压器绝缘状态的诊断原理与方法,介绍了一种基于频域介电谱(FDS)技术进行绝缘诊断的新型试验方法。采用FDS法对兰州东变电站750 kV变压器进行了初步的现场测量,并分析了测量结果,结果表明,该变压器纸板水分含量合格,绝缘状况良好,且测量结果与预防性试验吻合良好。FDS有望成为一种新的预防性试验方法,具有良好的应用前景。     

Effects of Moisture on Furfural Partitioning in Oil-Paper Insulation System and Aging Assessment of Power Transformers

The furfural concentration in oil is a well-accepted chemical marker indicating the aging condition of power transformers. However, recent researches suggest that the furfural concentration in oil is affected by moisture, because moisture influences the furfural partitioning ratio in oil-paper insulation system. In this study, the correlation of moisture and furfural partitioning ratio was investigated. The accelerated thermal aging test and moisture absorption test were conducted to prepare oil-paper samples with different furfural and moisture concentrations. For samples with different moisture concentrations, the furfural partitioning ratios between oil and paper were compared. Results showed that samples with high humidity exhibited a high furfural mass fraction in oil. This finding implied that high humidity promoted the furfural diffusion from paper to oil. Further, the interference of moisture on aging assessment of insulation paper was analyzed. Results showed that the increase of moisture concentration in oil-paper system would significantly affect the accuracy of insulation paper aging assessment. A corrected equation for aging assessment of insulation paper with different moisture concentrations was established. Verification result showed that the equation could effectively correct the interference of moisture and enhance the accuracy of the aging assessment of insulation paper.     

Condition Evaluation for Aging State of Transformer Oil-paper Insulation Based on Time-frequency Domain Dielectric Characteristics

For the oil-impregnated power transformers in service, the condition of the main insulation system is very important. This article reports a non-destructive evaluation technique based on time-frequency domain dielectric characteristics. First, the polarization/depolarization current and frequency-domain spectroscopy were well measured under controlled laboratory conditions. Then, the recovery voltage curves and recovery voltage polarization spectroscopy were also obtained by using the conversion method between polarization/depolarization current and recovery voltage based on the extended Debye model. After that, the time-domain dielectric characteristics, which can represent oil-paper insulation aging, were extracted from the polarization/depolarization current curves, recovery voltage curves and recovery voltage polarization spectroscopy. In addition, the frequency-domain dielectric characteristics, which can represent the oil-paper insulation aging, were also proposed in terms of frequency domain spectroscopy. Finally, the change rules of time-frequency domain dielectric characteristics under different aging times were investigated in depth. Results show that the time-frequency domain dielectric characteristics are sensitive to the aging states of power transformers, which could be utilized to diagnose the aging state of oil-paper insulation in field power transformers.     

冲击负荷热老化下牵引变压器油纸绝缘寿命评估方法

为了研究牵引冲击负荷对牵引变压器油纸绝缘热老化及寿命的影响,本文考虑冲击负荷的负荷率、持续时间以及时间间隔对油纸绝缘进行加速热老化试验,通过聚合度分析了试样老化规律,并提出了一种评估冲击负荷下油纸绝缘寿命的经验表达式。结果表明:在研究冲击条件范围内,基于优化零阶动力学模型的经验表达式可有效评估任意冲击负荷下牵引变压器油纸绝缘寿命,为后续相关研究提供一定的技术参考。     

变压器绝缘老化分析及其寿命管理

变压器是电力系统中昂贵的设备 ,以深圳供电局为例 ,阐述变压器寿命管理的重要性。指出变压器寿命终结的根源是绝缘的老化 ,并对老化的原因进行了分析。变压器的预警系统、现场诊断、趋势分析、状态检修是寿命管理的内容 ,防止变压器绝缘老化是关键。所有的状态评估、状态检修、现场诊断是以最少人力、物力达到延长变压器寿命为目的     

基于Havriliak-Negami介电模型的油纸绝缘老化参数提取

电力变压器是电能传输中最重要的设备之一,检测变压器老化状态具有重要意义。为了对变压器内油纸绝缘的老化状态进行有效评估,文中通过频域介电谱法(FDS)研究了不同老化程度下油纸绝缘的介电特性,并通过引入Havriliak-Negami(H-N)模型建立了特征参量与老化时间之间的关系,最后将此方法应用于现场变压器的测试,进行了验证。结果表明:随着老化程度的加深,FDS曲线在高、低频段变化不明显,中频段显著增大,总体曲线呈“枣核”状;依据H-N模型提取的特征参量与老化程度具有良好的对应关系;对现场变压器的应用验证了此方法对于评估变压器老化状态的可行性。     

电力变压器油纸绝缘热老化研究综述

综述了电力变压器油纸绝缘老化的研究现状,剖析了影响变压器油纸绝缘老化的各种因素。分析了变压器油纸绝缘热老化特征产物及规律,强调了水分对变压器油纸绝缘热老化的影响。分别总结了变压器油纸绝缘热老化的理化和电气特征量,并从微观形貌和分子动力学模拟层面探索绝缘纸内部纤维素的断链机理,从而讨论各种因素对绝缘热老化的影响机制。最后提出了电力变压器绝缘热老化领域后续关注的问题。     

绝缘油中的糠醛含量检测

介绍了高效液相色谱法检测绝缘油中糠醛的条件优化及方法评价,在此条件下对1800多台110 kV及以上变压器绝缘油中糠醛含量进行检测,并对测试数据进行了分析和评价.     

电压响应方法在电力变压器状态评估中的应用(英文)

Power transformer is one of the most important equipment in the power system.Its operating condition affects the reliability of power supply directly.Therefore,in order to guarantee transformer operation safely and reliably,it is necessary to assess condition of power transformer accurately.Return voltage method based on voltage response measurements is still a new non-intrusive diagnosis method for internal insulation aging of transformer.In this paper the technique and application of return voltage measurement and some results of voltage response measurements of several transformers was introduced.Voltage response measurements were performed on various transformers with different voltage grades,various operating periods,different moisture contents and aging degrees on site.Derived moisture contents from return voltage measurement were compared with the corresponding moisture contents obtained from the analysis of oil samples.Based on on-site experiments and theoretical analysis,the criteria for insulation state of transformer are proposed.Moisture condition of transformer insulation can be determined by using return dominant time constant,and a good correlation between aging degree and the return voltage initial slopes of the aged transformers.Field test performed on several transformers,its interpretation of results are also presented,which proves that return voltage measurements can be used as a reliable tool for evaluating moisture content in transformer insulation.