油纸绝缘局部放电脉冲参数统计分析与老化状态诊断技术

不同老化程度下油纸绝缘中的局部放电会由于材料特性的不同而表现出不同特征。鉴于此,在实验室搭建了抗干扰能力强的局部放电测量系统,制作了6种具有不同老化程度的纸板内部缺陷模型试品。通过对不同试品局部放电单个脉冲波形的测量,以期获得可表征油纸绝缘劣化程度的局部放电脉冲参数统计特征。研究发现:虽然油纸绝缘局部放电强度具有很大的随机性,但随着油纸绝缘老化程度的增加,局部放电脉冲的上升时间减小,而且半高宽降低,局部放电脉冲频率增加特别是脉冲上升时间与油纸绝缘老化关系明显;该现象可用于判断纸板的老化状态。研究结果为油纸绝缘老化状态的评估提供了一种新的判别方法。     

油纸绝缘简单模型的剩余击穿电压预测

准确诊断油纸绝缘的老化状态,对于变压器的寿命评估和实现变压器的状态检修具有非常重要的意义.为此,对油纸绝缘试样进行了电热加速老化实验,并对其进行了介质损耗参量、泄漏电阻、局部放电分布参量和统计参量等非破坏性参量的测量,通过显著性检验,排除了与剩余击穿电压相关性小或是不相关的参量.基于统计学的基本理论,建立了多参数诊断的...     

基于Fisher判别法的油纸绝缘老化阶段识别

本文首次将判别分析法用于油纸绝缘老化程度的识别,提出了一种基于Fisher 判别法和多个局部放电特征参量的油纸绝缘老化程度识别方法.以30个老化特征向量为经验样本,构造判别函数,将十一维特征向量映射到二维平面上,通过对其他30个样本进行老化程度的判别分析,结果表明采用Fisher判别函数能够对新样本的绝缘状态作出合理的判断.     

充油电缆纸绝缘老化中局部放电特性的研究

为开发高压充油设备局部放电在线监测系统及诊断油纸绝缘老化状态。根据充油电缆油纸绝缘结构特性,制定了电老化和热老化试验方案以了解局部放电时间分布参量、相位分布参量以及统计分布参量—Sk、Ku随老化时间的变化关系,从而确定油纸绝缘的老化状态。研究发现随着老化时间的增加,最大放电量和平均放电量均显著增加,起始放电脉冲的相位越来越接近0、180度,Sk和Ku均呈明显减少的趋势。     

基于局部放电主成分因子向量的油纸绝缘老化状态统计分析

提出一种新的局部放电模式——脉冲相位分布(17RPD)模式特征参数提取方法,用于油纸绝缘老化阶段的判定。通过对油纸绝缘内部气隙模型的加速老化试验,以及老化过程中局部放电信号的定期采集,采用主成分因子分析方法,从传统的PRPD图谱统计特征参量中提取出一组新的局部放电主成分因子向量。新的主成分因子不仅彼此之间完全独立,而且各自具备清晰的物理意义,并最大程度地概括了PRPD图谱所包含的信息。基于不同老化阶段的主成分因子向量聚类分析表明,它对油纸绝缘的老化状态判别结果可以为绝缘状态诊断提供具有重要参考价值的信息。     

油纸绝缘电热老化的聚类判别算法

油纸绝缘老化诊断是保障充油电力设备安全运行的重要手段之一。为研究采用局部放电参数进行油纸绝缘老化诊断的新方法,设计了新的油纸绝缘缺陷模型模拟变压器匝间绝缘缺陷,通过电热联合老化试验,采集老化过程中缺陷模型的局部放电信号及绝缘纸样本聚合度。采用因子分析方法,从传统的27个局部放电统计算子中提取一组新的9个局部放电主成分因子向量,组成统计矩阵进行聚类及老化状态的判别。采用c-均值聚类算法和模糊c-均值聚类算法分别对两种向量进行聚类分析,聚类结果表明,基于局部放电统计算子和其主成分因子,采用模糊c-均值聚类算法对油纸绝缘老化状态识别,都可获得稳定的识别结果,正确识别率均>70%,优于c-均值聚类算法。     

变压器油纸绝缘系统低频介电参数方程

油纸绝缘系统频域介电谱的低频部分更有利于诊断、评估绝缘系统的老化状态与水分含量,为了将频域介电响应法更好地应用到工程中,针对变压器油纸绝缘系统低频激励下的介电响应进行了研究。首先分析了绝缘电介质(油隙、油浸纸)在低频激励下的电极极化过程,进而提出以电导率、离子迁移率等为参量的绝缘电介质的介电参数方程;然后基于变压器油纸绝缘系统的XY几何等效模型,构建变压器油纸绝缘系统低频介电参数方程;最后通过试验对所构建的介电参数方程进行验证。研究结果表明:油纸绝缘系统介电参数计算值与试验值相符合,建立的介电参数方程能够有效地表征变压器油纸绝缘系统频域介电响应低频部分的介电参数。     

变压器油纸绝缘老化状态的分析方法

油纸绝缘老化与充油电气设备绝缘寿命具有紧密联系。文章介绍了采用新的油纸绝缘缺陷模型模拟变压器匝间绝缘缺陷,通过电热老化试验,采集油纸绝缘老化过程中缺陷模型的局部放电信号及绝缘纸样本聚合度、油中水分含量。提取了27个局部放电的统计算子用于油纸绝缘老化状态的识别,采用模糊C-均值聚类算法对统计向量进行聚类分析,并与样本聚合度及油中水分含量相比较。结果表明模糊c-均值聚类算法对油纸绝缘老化状态的判别结果可以为绝缘状态诊断提供具有重要参考价值的信息。     

变压器油纸绝缘老化状态的分析方法

油纸绝缘老化与充油电气设备绝缘寿命具有紧密联系。文章介绍了采用新的油纸绝缘缺陷模型模拟变压器匝间绝缘缺陷,通过电热老化试验,采集油纸绝缘老化过程中缺陷模型的局部放电信号及绝缘纸样本聚合度、油中水分含量。提取了27个局部放电的统计算子用于油纸绝缘老化状态的识别,采用模糊C-均值聚类算法对统计向量进行聚类分析,并与样本聚合度及油中水分含量相比较。结果表明模糊c-均值聚类算法对油纸绝缘老化状态的判别结果可以为绝缘状态诊断提供具有重要参考价值的信息。     

交流电压下油纸绝缘针板放电特性

为探究油纸绝缘针板放电发展过程和老化对放电特性的影响,在实验室条件下,通过油纸绝缘130℃加速热老化试验,以绝缘纸板聚合度为表征老化程度的特征参量,得到了不同老化阶段的油纸绝缘样品。基于脉冲电流法,测量了交流电压下不同老化状态油纸绝缘针板模型局部放电信号,分析了从起始至预击穿过程中局部放电相位分布模式的幅值分布H(q,φ)谱图,并讨论了油纸绝缘老化对局部放电H(q,φ)谱图、放电量、放电次数和统计参数的影响。研究结果表明:针板电极局部放电H(q,φ)谱图中放电分布在正、负峰值附近,工频正半周的脉冲幅值、个数均分别大于负半周,且正半周的H(q,φ)谱图放电随电压升高呈现"倒V型";平均放电量-相位分布Hqave(φ)正半周的偏斜度Sk+随电压的升高呈下降趋势,且在油纸绝缘样品达到预击穿阶段Sk+变为负值,因此Sk+可用于评估油纸绝缘针板电极模型下的缺陷发展状态;随着油纸绝缘的老化,导致油中老化产物增多,进一步畸变了场强,老化后的油纸绝缘样品正半周局部放电次数明显增多,平均放电量、最大视在放电量增大。     

直流局部放电试验系统的研制及应用

随着中国特高压直流输电工程的发展,换流变压器等电力设备的安全可靠性问题显得尤为重要。由于直流局部放电试验能够提早发现绝缘缺陷、有效预防直流输电设备绝缘击穿事故的发生,根据直流局部放电机理,研制出一套可用于换流变压器直流耐压过程的局部放电检测的试验系统。该系统具有抗干扰能力强,高速、持续、实时采集的特点,能够保证系统检测的直流局部放电信号的有效性和完整性,并通过典型油纸复合绝缘模型验证了其性能。实践结果表明,它能有效、便捷地测量油纸绝缘直流局部放电的时域信号。对时域信号进行的时频分析和统计分析结果表明：同一电极模型中,统计特征参量的数值上随加压时间变化明显,可实现局部放电发展严重程度的预测;不同电极模型中,统计特征参量分布规律一致,可有效判断缺陷类型,该系统有望广泛地应用于直流输电设备检测。     

老化对牵引变压器油纸绝缘局部放电特性的影响

随着牵引变压器运行年限的增加,高温部位采用的芳纶绝缘纸逐渐老化,容易发生局部放电,严重影响牵引变压器的安全运行。本文搭建了油纸绝缘老化和局部放电试验平台,分析老化对油纸绝缘局部放电特性的影响机制。结果表明:老化使局部放电平均放电量、最大放电量、放电重复率增大。放电重复率的变化可以在较低的外施电压下反映出老化对油纸绝缘局部放电特性的影响。老化后的试样表面在局部放电作用下更容易形成黑斑,且分支数目更多,这是由于浆粕老化以及老化导致短切纤维和浆粕界面粘合度降低造成的。     

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。     

油纸绝缘频域介电谱的修正Cole-Cole模型特征参量提取及水分含量评估方法

为了应用频域介电谱技术实现变压器油纸绝缘水分含量的定量评估,在实验室中制备了不同水分含量的油纸绝缘样品,分析了水分含量对样品介电特性的影响规律,同时引入修正Cole-Cole模型提取了油纸绝缘频域介电特征参量,研究了水分含量对这些特征参量的影响规律。结果表明,水分含量的变化会对油浸绝缘纸板样品的频域介电特性产生较大影响,采用修正Cole-Cole模型提取的频域介电特征参量中,?弛豫时间常数??及直流电导率?dc会随着油浸绝缘纸板水分含量的增加分别明显变小和增大;对参量水分含量m.c.的初步拟合显示,??和?dc与m.c之间分别呈现指数和线性关系,可考虑作为定量评估油纸绝缘水分含量的特征参量。     

基于模糊聚类算法的油纸绝缘缺陷识别

采用典型模糊聚类算法(FCM)对电力变压器油纸绝缘缺陷进行诊断,研究不同绝缘缺陷的局部放电超高频信号特征识别问题。根据变压器内部绝缘缺陷特征,文章构建典型油纸绝缘缺陷模型,通过提取局部放电超高频信号特征量,构建综合识别矩阵,对缺陷进行识别。采用模糊C-均值聚类算法分别对信号小波去噪前后两种综合特征矩阵进行聚类分析及识别。对比结果表明,小波包多尺度超高频网格维数和能量参数能有效区分4种绝缘缺陷;小波去噪方法提高了正确识别率、最小识别率、识别稳定性、算法稳定性和收敛性。验证了模糊C-均值算法对油纸绝缘缺陷识别的适用性。     

油纸绝缘老化阶段的多元统计分析

引入统计学的多元分析方法对油纸绝缘进行诊断,研究油纸绝缘材料老化程度的识别问题.在初步确定油纸绝缘试品的电热因子寿命模型基础上,选择合理的老化条件,同时对多个试品进行电-热联合老化,以局部放电为监测手段,选取出11个在老化前后有明显变化的特征参量作为老化特征值进行多元统计聚类和判别分析.以30个老化特征向量为经验样本,构造判别函数,将11维特征向量映射到2维平面上,通过对其它30个样本进行老化程度的判别分析,结果表明采用判别函数能够对新样本的绝缘状态作出合理的判断.     

油纸绝缘气隙模型局部放电特性试验研究

为了研究直流输电系统中换流变压器油纸绝缘的局部放电特性,设计构造了典型的油纸局部放电模型———气隙放电模型。针对同一模型分别施以交流电压、直流电压以及冲击衰减振荡电压,采用IEC 60270-2000推荐的脉冲电流法分别检测与分析该模型局部放电的不同特征参数。对比研究了在交流、直流及振荡冲击电压下油纸绝缘气隙放电模型的局部放电脉冲特征参量包括局部放电起始电压、熄灭电压、放电波形、放电水平、放电重复率等,对实现换流变压器的局部放电在线监测与绝缘状态综合评估有一定的指导意义。     

直流下油纸绝缘中局部放电脉冲典型波形及其参数提取

笔者介绍了直流下局部放电脉冲波形测量系统的组建以及测量电阻的校验。利用该试验系统对模拟换流变压器油纸绝缘的5种典型缺陷模型进行了局放脉冲波形测量。试验结果表明:直流下油纸绝缘中缺陷放电稳定,脉冲波形无振荡分量和过冲,且不随电压变化而发生畸变。在对典型脉冲波形进行预处理的前提下,使用形状参数法、自相关函数法、AR模型参数法以及Renvi信息量进行了波形特征参数提取。所得结果为深入研究直流下油纸绝缘中局部放电机理、局放在线监测系统的频率特性以及放电类型的波形识别提供了实验依据。     

特高压变压器油纸绝缘典型缺陷局部放电特征

变压器绝缘在制造及运行过程中难免产生缺陷,本文针对特高压变压器典型夹持结构进行了典型含缺陷油纸绝缘局部放电特性分析。根据特高压变压器夹持结构绝缘建立了实验室研究模型,用以模拟绝缘含空腔及金属异物等典型绝缘故障模型。采用脉冲电流法对缺陷试样进行了局部放电特性测试,获得了局部放电起始电压、放电量q-相位φ、放电次数n-相位φ、放电次数n-放电量q等特征参数,提取出峭度K_u、偏斜度S_k、相位中值μ、不对称度Q等统计算子特征参数,对比了局部放电不同阶段下各绝缘缺陷的放电特征图谱。结果表明,含有空腔及金属杂质的缺陷对油纸绝缘局部放电影响明显,其中金属杂质影响最严重。通过对比不同试样的平均放电量相位分布图谱H_qn(φ)与放电次数相位分布图谱H_n(q)可有效对局部放电原因进行分类。