110kV环氧浸渍干式套管绝缘劣化分析

针对在预防性试验中变压器干式套管末屏绝缘电阻、tanδ不合格的现象,基于干式套管的结构原理,通过测量套管的绝缘电阻、tanδ及电容量等试验方法,找出套管存在绝缘劣化、受潮的位置,并对套管末屏进行了解体研究和分析,提出了加强套管绝缘管理的措施和建议。     

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。     

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。     

受潮状态下环氧胶浸纸套管频域介电谱研究

为研究环氧胶浸纸干式套管在受潮状态下的绝缘特性,建立了环氧胶浸纸套管电容芯体绝缘性能测试装置。基于频域介电谱(FDS)方法,测试分析了环氧胶浸纸套管电容芯体在空气中自然受潮、烘干及在绝缘气体微量水分条件下的FDS曲线变化规律,结合工频介质损耗因数和电容量测量结果,提出了环氧胶浸纸套管受潮特征参量及受潮诊断方法。研究结果表明:随着受潮程度的增加,FDS曲线向高频方向移动,且套管在低频段出现tanδ负值及负峰值,严重受潮时套管工频介质损耗因数会明显增大;环氧胶浸纸套管在绝缘气体中的受潮程度远低于空气中受潮,工频下的tanδ和C变化量很小,可通过分析0.1 Hz下的tanδ值及FDS曲线整体变化规律判别套管是否受潮,为环氧胶浸纸套管出厂检测及现场检修提供参考。     

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。     

基于扩展Debye模型的油纸绝缘套管频域介电谱的温度特性研究

为研究温度对油纸绝缘套管频域介电谱(FDS)的影响特性,按照实际尺寸制作了72.5 kV套管试验模型,对不同温度下油纸绝缘套管FDS进行了测试,根据不同温度下ε′、ε″的测试曲线,分析温度对FDS的影响规律,然后运用扩展Debye等效电路模型拟合不同温度下的FDS测试曲线,提取可用于表征温度特性的特征参数,并建立特征参数与温度的关系。结果表明,ε′和ε″随温度升高都向高频方向移动;拟合提取得到的等效电路模型参数对温度较为敏感,绝缘电阻R_g和最大时间常数分支参数R_1与温度表现出指数函数关系,最小时间常数分支参数R_3与温度表现出幂函数关系,因此可将特征参数的变化规律应用于温度对油纸绝缘套管FDS影响特性的评估。     

典型缺陷油浸纸套管绝缘劣化特性研究北大核心CSCD

油浸纸电容式套管是目前电力系统中应用最为广泛的套管,发生的故障也相对较多。为研究油浸纸套管缺陷发展过程及绝缘劣化规律,采用多只72.5 kV油浸纸套管分别模拟进水受潮、极板边缘尖端、极板偏差及油中气泡等典型缺陷,在60℃油温下同时对缺陷套管施加42 kV电压和630 A电流进行长时电热联合试验,测量并分析套管绝缘电阻,tanδ、电容量、局部放电特征、频域介电谱曲线等参数的变化规律。测试结果表明,tanδ及电容量对套管绝缘受潮缺陷较为敏感,通过tanδ-f曲线及C-f曲线可分析套管内部水分热扩散过程;通过局部放电测试能有效发现套管油中气泡、极板偏差和极板边缘尖端缺陷,3种缺陷的主要区别在于局部放电t-f图谱中的脉冲放电等效频率范围不同;长时电热联合作用下,油中气泡缺陷套管最早出现绝缘劣化,总体劣化速率相对平缓。极板尖端缺陷套管前期劣化速度慢,但累积效应明显,tanδ及电容量在稳定一段时间后呈阶跃式增长。极板偏差缺陷套管出现绝缘劣化的时间最晚,出现劣化后的趋势与极板边缘尖端缺陷套管类似。研究结果可为套管故障分析及绝缘诊断提供参考。     

基于局部放电检测的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究

传统的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究方法工作效率低,研究速率过慢。为了解决上述问题,提出了一种新的局部放电检测的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究方法,首先通过对局部放电数据进行系统检测,采用专业局部放电测量仪,将相关参数进行记录分析,查找相关相位分布规律,并对此进行系统解析,在此基础上,对所查询的参数进行绝缘老化特性参数对比,利用试样线棒与参数对应曲线获取所需数据,利用模型修订及模型电极改正的方式,将对比后的参数数据进行参数修订,最终实现对电抗器匝间绝缘老化特性的研究。实验结果表明,基于局部放电检测的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究方法工作效率更高,研究速率更快。     

变压器套管局部放电的特征与识别

变压器套管的局部放电是引起绝缘劣化,导致套管着火和爆炸的重要原因,现有的套管局部放电测量需要利用套管末屏的接地线,操作复杂,且容易受地网中的脉冲信号干扰。为了解决这个问题,文中提出了一种基于特高频技术的变压器套管局部放电检测及模式识别方法。根据实际套管典型缺陷,在实验室以110 kV变压器出线套管为试验对象,制造了套管顶部悬浮、套管末屏引线接触不良、套管下部均压环悬浮模型、套管下瓷套沿面放电这4种缺陷模型。利用传统脉冲电流和特高频检测方法,测量了局部放电特性,对比分析了脉冲电流PRPD、特高频PRPD、NV图谱的特征。研究结果表明:套管缺陷局放特高频PRPD谱图与脉冲电流法所测结果基本一致;根据PRPD、NV图谱的形态特征,可以辨识出套管局部放电缺陷类型及可能的放电部位。文中的研究成果对推动套管局部放电带电检测有重要意义。     

基于频域介电谱分析的高压套管绝缘状态评估

为了解决高压套管现场检测手段有限、诊断准确性差的问题,改善目前高压套管事故多发的现状,采用新型无损检测方法对高压套管绝缘老化和受潮状态进行评估,对提高高压套管的运行可靠性具有重要意义。笔者采用基于介电响应理论的频域介电谱法(FDS),对3支结构相同的油纸绝缘高压套管在不同温度、含水量以及热老化时间下FDS测试的介损频率曲线进行了对比和分析,通过0.01¹ 000 Hz频段的FDS测试的介损频率曲线来评估套管纸绝缘的含水量。研究结果表明,FDS测量的套管介损频率曲线受温度、含水量和老化时间等因素的影响,介损频率曲线的低频部分对套管纸绝缘含水量更敏感,而通过FDS测试评估套管纸绝缘含水量也可定量分析套管内部纸绝缘的老化和受潮状态。相比传统工频介质损耗测量,频域介电谱测量能够更灵敏和较全面地反映套管内部绝缘老化和受潮状态,具有较好的工程应用价值。     

环境温度对干式电流互感器电容屏局部放电的影响

在电力系统中,局部放电是造成绝缘劣化的主要原因。笔者针对非运行中的干式电流互感器产品所存在的局部放电问题进行了深入的分析与研究,并通过试验数据的比对,找出引起局部放电测量水平变化的根源所在:环境温度对电容屏结构的干式电流互感器的局部放电测量水平的影响。对试品烘烤或通流20 h左右,试品局部放电测量水平恢复正常。     

局部放电条件下干式空心电抗器匝间绝缘的电老化特性研究

为研究干式空心电抗器匝间绝缘的电老化规律,进行了干式空心电抗器匝间绝缘模型试样的起始局部放电电压及击穿试验。采用恒定电压法及阶梯电压法进行了局部放电发生后干式空心电抗器匝间绝缘的电老化寿命试验,求得两种老化方式下的电老化反幂寿命方程。分析并试验验证了两个寿命方程存在差别的原因,并修正了局部放电发生后恒定电压下干式空心电抗器匝间绝缘模型试样的电老化反幂寿命方程。研究结果表明:发生局部放电时,干式空心电抗器匝间绝缘的电老化规律不符合反幂寿命模型,耐压寿命指数N及常数C随着试验电压的升高而增大;各种过电压下可能出现的局部放电对干式空心电抗器匝间绝缘材料的危害很大,可以通过改进制造工艺提高起始局部放电电压、选用耐局部放电能力强的绝缘材料作为匝间绝缘或者加装过电压抑制装置限制过电压幅值等方法延长干式空心电抗器匝间绝缘的使用寿命。     

时变温度下油纸绝缘频域介电谱曲线校正方法研究

频域介电谱（FDS）技术被广泛应用于油纸绝缘电力设备状态诊断中。但FDS在低频段测试时间较长，测试时设备往往处于动态降温过程，所获得的FDS曲线与评估数据库差别较大，使用时变温度FDS曲线进行绝缘状态评估的结果存在一定误差。为将时变温度条件下的FDS曲线校正到恒定温度，该文通过仿真获得套管温度场分布，采用粒子群优化（PSO）算法反演出不同温度下介电弛豫Havriliak-Negami(H-N)模型的特征参数。在此基础上，基于最小二乘法（LS）计算出时变温度条件下每个频点的等效温度，由此实现了曲线校正。结果表明：校正后的曲线与参考温度曲线具有较好的一致性，有助于电力设备绝缘状态的精确评估。     

采用向量匹配法的油纸绝缘系统扩展Debye模型参数识别

为了从时域数据中获取更丰富的表征油纸绝缘系统绝缘状态的信息,提出了一种获取油纸绝缘系统扩展Debye模型参数的方法。首先通过快速Fourier变换(FFT)获得极化去极化电流(PDC)实验的去极化电流频谱,然后使用向量匹配法(VFM)和时域非线性拟合算法(FNA),确定其频谱的极点和留数分布,最后根据极点和留数计算得到各支路参数。针对实验室不同老化程度和不同温度下的油纸绝缘模型,开展了验证性的PDC和频谱(FDS)实验,利用PDC实验数据求取了相应的扩展Debye模型,据此获得了介损(tanδ)随频率的变化曲线,并与FDS所得结果进行了比较。结果表明,PDC所得结果与FDS曲线在低频段一致,验证了所提方法的正确性。进而提出在对油纸绝缘设备绝缘状况进行测试时,采用FDS做高频测试,而采用PDC代替FDS做低频测试,从而减少测试时间,即将PDC与FDS这2种方法相结合,可以提高现场油纸绝缘设备的检测效率。     

高压交流套管的油纸绝缘热老化特性及寿命模型研究

为研究高压交流套管的油纸绝缘热老化特性,用套管用绝缘油、绝缘纸及铝箔纸自制成样品并分别在90℃、100℃、130℃三种温度下进行加速热老化。对热老化过程中反映油纸绝缘材料样品老化状态的理化特征参数进行测试与分析。同时,对套管缩比模型在100℃进行电热联合老化实验,测试分析其在老化过程中相应的介电响应曲线,测试套管在绝缘失效并解体后的绝缘电气/理化参数。结果表明:对于套管的多层油纸屏障结构,最外层油纸绝缘是套管绝缘特性的薄弱点。油纸材料样品与套管缩比模型在老化过程中最外层绝缘纸的聚合度下降速率均最快,内层较慢,分析认为水分和油酸在各层间的分布规律是导致该现象的主要原因;相比传统的工频电容值,低频段对应的电容值对绝缘状态变化反映更为灵敏。以油纸绝缘材料样品最外层绝缘纸的聚合度随温度与时间变化数据为依据,建立了套管油纸绝缘热寿命模型,并初步验证了该模型的有效性。     

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。     

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。     

基于开关瞬态频率响应的伺服电机早期匝绝缘劣化在线监测

匝绝缘失效会导致严重的电机匝间和相地故障。在线监测早期绝缘劣化可在故障潜伏性阶段消除隐患。利用匝绝缘状态劣化会改变电机绕组的高频阻抗特性,提出将功率器件自身高速开关动作视作高频激励源,通过提取开关瞬态高频振荡电流作为暂态响应,获取开关瞬态频率响应曲线对匝绝缘状态进行在线监测。通过实验进行验证,结果表明开关瞬态频率响应曲线可以反映电机绕组的高频阻抗特性,利用300～400k Hz幅频响应特征能够对伺服电机早期匝绝缘状态劣化进行非侵入式在线监测,且该方法对运行工况不敏感。     

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。