变压器油纸绝缘水分的回复电压分析法

变压器油纸绝缘系统中的水分会加速其固体绝缘材料的老化,准确诊断变压器固体绝缘中的水分质量分数对确保其安全可靠运行,延缓绝缘老化都具有重要意义。变压器油纸绝缘会因老化或受潮而导致其介电特性发生变化,基于检测油纸绝缘介电特性的回复电压测量方法能有效诊断变压器的油纸绝缘状态,并可用来估测固体绝缘纸板的水分质量分数。为此,通过分析变压器油纸绝缘中水分的极化特性,阐述了回复电压方法诊断固体绝缘水分质量分数的原理;并试验研究了变压器油纸绝缘水分质量分数与回复电压特征量及极化谱之间的关系,其中回复电压主时间常数可以量化固体绝缘的等值水分质量分数,一台220kV变压器试验结果表明回复电压方法能够有效地诊断变压器的绝缘油纸状态。     

水份含量对变压器油纸绝缘系统回复电压参数影响规律的研究

油浸式电力变压器中的油纸绝缘系统受潮会加速固体绝缘材料老化,严重影响其运行寿命,因此评估变压器绝缘纸板中的水份含量对确保变压器安全可靠运行具有重要意义.基于回复电压的极化谱方法是一种无损的绝缘诊断方法,已经被用来评估变压器的绝缘状态.笔者研究了不同充电时间下水份含量变化对回复电压参数的影响规律.结果表明,回复电压最大值...     

变压器油纸绝缘结构回复电压测量系统的研制

回复电压法是目前国内外常用的一种无损的绝缘检测方法。绝缘材料在直流电压下发生极化现象,回复电压法就是利用油纸绝缘结构的极化特性测量其极化曲线得到特征参数,从而对变压器绝缘受潮和老化的状态进行诊断。基于Debye模型对油纸绝缘结构的老化模型进行了仿真研究,结果表明不同的充电电压和充放电时间并不会影响回复电压曲线的变化趋势,而绝缘电阻值的变化,改变了曲线的变化趋势。设计并完成了基于介质极化理论对变压器绝缘现场检测具有实际应用价值的纸绝缘结构回复电压测试系统。     

应用极化谱分析油纸变压器绝缘纸板水分含量的研究

油纸绝缘电力变压器受潮会加速固体绝缘材料老化,严重影响其运行寿命,因此评估变压器的绝缘纸板中的水分含量对确保其安全可靠运行具有重要意义.变压器绝缘纸板中的水分含量是评估其是否受潮和老化的重要指标之一,然而传统的化学分析方法需要在实验室环境下进行,有些甚至需要获取变压器内部纸样.基于回复电压的极化谱方法是一种无损的绝缘诊断方法,已经被用来评估变压器的绝缘状态,特别是绝缘纸板的水分含量.本文研究了回复电压极化谱评估变压器纸绝缘的受潮的有效性,提出了评估的判断方法.试验结果表明利用极化谱的主时间常数评估其水分含量是有效的.     

基于模糊聚类算法的油纸绝缘状态研究

回复电压测试法是利用电介质响应特性评估变压器油纸绝缘老化状态的方法,通过回复电压法可以得到变压器油纸绝缘的相关参数。首先,本文辨识ED等效电路参数以及基于回复电压法提取相关特征量,将所得到的特征量用于电力变压器油纸绝缘老化评估;其次,利用模糊聚类分析法将不同油纸绝缘老化程度较接近的变压器进行归类,综合判断变压器油纸绝缘的老化情况,为评估电力变压器油纸绝缘老化状态提供一种新的思路和方法。     

基于回复电压特征量的油纸绝缘老化诊断

准确诊断油纸绝缘变压器老化状态对降低变压器故障率,提高电力系统供电可靠性具有重要意义。首先对回复电压特征量与油纸绝缘老化之间的关系进行了理论分析,然后通过同台变压器不同绕组和同台变压器检修前后的回复电压测量数据来研究油纸绝缘老化与回复电压特征量之间的内在联系。研究结果表明,回复电压初始斜率在短充电时间下反映绝缘油的老化情况,而在长充电时间下则反映绝缘纸的老化情况,且初始斜率越小,其反映的绝缘介质的绝缘状态越好。回复电压极化谱最大值反映油纸绝缘变压器绝缘纸的老化状态;回复电压极化谱的短充电时间部分反映绝缘油的老化状态;回复电压极化谱的长充电时间部分反映绝缘纸的老化状态。回复电压曲线的峰值时间越大,油纸绝缘变压器绝缘状态越好。     

回复电压法用于变压器油纸绝缘老化状态评估

油纸绝缘材料发生老化现象时,往往会引起固体绝缘纸板材料中含水量增加及绝缘系统电介质响应特性改变。若对其进行回复电压测量,会表现出峰值升高、起始斜率增大以及峰值时间缩短等定性特征。为了进一步量化油纸绝缘老化现象与回复电压之间的关系,在介绍回复电压法基本原理的基础上,针对实验室内不同老化程度和不同含水量的油纸绝缘系统进行了回复电压试验,并结合现场实测经验,提出了基于回复电压的油纸绝缘老化状态评估方法。结果表明,油纸绝缘老化或受潮会显著降低其极化谱的主时间常数,绝缘固体材料的含水量与主时间常数的对数之间存在定量关系,利用主时间常数可以有效评估油纸绝缘的老化状态。     

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。     

油纸绝缘等效电路参数辨识与老化评估

基于介质时域响应的回复电压法(RVM)是通过外加电压获得电力变压器绝缘老化状态的非破坏性试验方法。采用扩展debye模型的介质响应等效电路分析油纸绝缘系统的复杂极化过程,推导出回复电压数学表达式;采用容易获得的回复电压曲线辨识等值电路参数,借助区间自适应粒子群灵活调节局部和全局搜索的能力,快速地寻找到油纸绝缘等效电路参数最优解;并通过实例仿真分析验证算法的优越性和适用性;最后分析不同绝缘状态的参数值对回复电压的影响,得到老化诊断评估方法。     

基于回复电压极化谱小波包变换的变压器绝缘老化诊断方法

回复电压法是一种有效的无损时域诊断法。针对回复电压法测量获得的回复电压极化谱隐含了丰富的变压器油纸绝缘老化信息,提出一种基于小波包变换的回复电压极化谱分析方法。该方法通过小波包3层分解获得回复电压极化谱各个频段的信号分量,并构建回复电压极化谱的能量特征矢量来分析变压器油纸绝缘老化状态。为验证该方法的可靠性,通过对2台不同老化状态变压器的回复电压极化谱进行小波包3层分解得到各自的能量特征矢量来分析其绝缘介质老化情况。分析结果表明:基于小波包分解得到的回复电压极化谱能量特征矢量,可以有效地诊断变压器油纸绝缘老化状况,为变压器油纸绝缘老化诊断提供新方法。     

Research on Life Prediction of Oil-Paper Insulation Based on Dielectric Response

Abstract

The power transformer is an important part of the power grid. The aging of oil-paper insulation is affected by many factors such as temperature and moisture. In order to accurately evaluate the service life of transformer and ensure the stable operation in power system, a method for predicting the lifetime of oil-immersed pressboard under different temperatures and moisture content was proposed. This method is mainly realized by the chemical reaction kinetic equations and transformation factor. Firstly, the effect of temperature and moisture content on the frequency dielectric response of oil-paper insulation was studied by frequency domain dielectric spectroscopy method. The results show that the dielectric loss of oil-immersed pressboard increases with the increase of moisture content and temperature. The activation energy of oil-immersed pressboard also increases exponentially with the increase of moisture content. Then, we analyzed the trend of polymerization degree of insulation pressboard in aging process and calculated the insulation life and the remain lifetime by combining the cellulose degradation kinetic models and translation factor. When the moisture content of the oil-immersed at 70?°C, the life expectancy of oil-paper insulation is about 19.26?years.     

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.     

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。     

矿山电力变压器油纸绝缘老化的微观结构及放电特性研究*

文章对比分析了实际寿命周期中矿山电力变压器(矿山变)与普通电力变压器(普通变)油纸绝缘老化的微观结构及放电性能。利用粘度测试仪、光学显微镜及扫描电镜等现代测试手段,并根据放电相位分布(phase-resolved partial discharge,PRPD)模式,分析了油纸的聚合度、表面形态及微观形貌,以及放电起始电压、放电量及放电次数等。结果表明：温度、水分和生成物的协同作用导致了老化过程中油纸微观结构缺陷形成并进而引发电树枝,绝缘缺陷的分散性导致了放电相位分布中的“波浪”特征;运行过程中,矿山变油纸老化更加严重,局部放电现象更加激烈;矿区运行环境是造成矿山变油纸老化更严重的主要原因,矿山变油纸微观结构变化更加明显是导致其放电特征变化更加显著的直接原因;对矿山变绝缘状态的监测须从严执行电力标准,局部放电能更有效进行矿山变绝缘状态诊断。     

电压响应方法在电力变压器状态评估中的应用

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.     

评估变压器油纸绝缘受潮的电压响应方法研究

回复电压法能有效诊断变压器油纸绝缘的状态,但测量时间过长,由此提出通过单次加压建立的极化在不同去极化时间段内的电压响应特性进行绝缘诊断的方法,省去多次加压的过程,节省了测量时间;实验研究了不同受潮状态的变压器油纸绝缘介质在不同去极化时间段的电压响应特性,结果表明,充电2000s后首次放电0.1s的电压响应初始斜率随绝缘受潮程度的增加而增大,可作为评估其受潮状态的特征量;同时通过频域分析仪测得介质的直流电导率,将其与根据首次放电初始斜率计算获得的极化电导率进行对比分析,进一步验证了该特征量的有效性。本文提出的测量方法为应用电压响应法现场快速诊断变压器油纸绝缘的受潮状态提供了一种新的研究思路。     

基于界面电荷极化特性的变压器油纸绝缘寿命预测方法研究

准确预测变压器油纸绝缘寿命对于保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。根据微观介电响应机制剖析界面极化与油纸绝缘老化的内在机理联系,并基于混合极化模型——一种在扩展德拜模型基础上引入界面极化支路的等效电路拓扑,探究界面电荷极化特性在油纸绝缘寿命预测中的应用。首先,分析温升过程中频谱特性变化背后蕴含的普适弛豫极化规律,基于混合极化模型重构回复电压极化谱。结合温度对主时间常数和模型参数的影响规律,提出一种单一温度测试下的油纸绝缘活化能计算方法,通过界面极化电容构建出频温平移因子。其次,剖析介质损耗因数随老化加深的变化规律,探究损耗峰偏移现象与界面极化弛豫时间的内在联系,凝练全新表征油纸绝缘聚合度含量的频域特征参量——界面极化支路极点Ph2。最后,联合界面极化支路极点Ph2、频温平移因子和损失累积动力学方程构建油纸绝缘寿命预测模型,并将不同运行年限变压器现场实测数据代入模型验证实效性,为油纸绝缘寿命预测提供了一种新思路。     

采用回复电压法分析油纸绝缘老化特征量

为将回复电压法用于电力变压器绝缘老化状态的无损诊断,通过实验室加速热老化实验,研究了不同老化程度下油纸绝缘回复电压各参数(回复电压最大值、初始斜率、中心时间常数)的变化规律;考虑到水分对回复电压参数的影响,亦对比分析了老化油纸绝缘试品干燥处理前后回复电压参数的变化.在原有回复电压参数的基础上,提出了一种新的可用于评估油...     

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。