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。文中采用频域介电谱(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文中所提方法的有效性,为变压器套管早期故障预警与诊断提供了新方法。     

基于频域介电谱法的变压器油纸绝缘套管受潮状况分析

近年来频域介电谱法(frequency domain spectrum,FDS)作为一种无损检测方法,逐渐被尝试用来检测大型变压器、套管等油纸绝缘设备的绝缘状态。采用该方法对某500 kV变电站主变压器高中压中性点套管及低压故障套管进行了现场离线测量,然后将所测结果与实验室结果进行比对,分析其故障原因,实现了对现场实测数据的定性和定量分析,确认该批次套管存在出厂时套管芯子干燥不充分问题。研究表明,频域介电谱法不仅能够定性地反映套管内部受潮状况和受潮原因,而且还可以对其受潮程度进行定量分析,从而为该方法在实际生产中的进一步应用提供了理论和实践基础。     

油纸复合套管受潮状态的频域介电响应分析

油纸电容型套管是大型电力变压器的重要部件,其安全可靠性是电网稳定运行的关键因素。变压器出线套管结构复杂、设计紧凑,在安装设计不当,运行环境恶劣等条件下很容易成为变压器绝缘系统的最薄弱环节。统计表明,25%以上的电力变压器故障是由套管绝缘故障导致的,而套管绝缘受潮导致的事故案例居于套管绝缘故障类型中的前列。因此,对套管绝缘状态的有效评估显得尤为重要。为探究水分对油纸绝缘套管的影响,运用介电响应法,结合在实验中测量得到的单层油纸绝缘的结果,仿真得到简化套管均匀受潮时介电谱。并运用Kramer-Kroning方程将得到的介电谱虚部分解为电导损耗部分和极化损耗部分,观察各个部分随水分变化规律,总结为如下两点：第一是电导损耗分量随水分的增大急剧增大,变化量可以达到好几个数量级,且电导损耗随水分变化其趋势基本不会发生改变;第二,油纸中水分的加入使油纸出现了新的极化过程,在介电谱中0.1~10 Hz出现一个损耗峰,且损耗峰幅值随水分增大而增加。     

不均匀受潮油纸绝缘套管频域介电谱仿真研究

电容型高压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。套管在生产和运行过程中,可能因干燥、浸渍不充分或外部水分入侵而导致受潮,对其绝缘的可靠性带来威胁。由于套管电容芯子绝缘结构的特殊性,水分在其中通常是非均匀分布的,尤其是在外界水分侵入的情况下。本文建立了油纸绝缘双单元叠层和110kV电容型套管数值仿真模型,对其在不均匀受潮状态下的频域介电谱特性进行仿真研究。结果表明：不均匀受潮时,tanδ-f曲线呈现出明显的介质损耗峰,水分分布不均匀程度增大,损耗峰对应的频率随之增大;频域介电谱对套管厚度和末屏局部的含水量变化表现敏感,而基本不受套管轴向不均匀受潮的影响。     

基于宽频介电响应的油纸绝缘套管受潮特征提取和状态诊断

以油纸绝缘宽频介电响应为研究对象,针对实验室不同水分含量的油纸绝缘样品,开展了宽频介电响应测试。通过介电谱中的弛豫极化部分,提取了表征受潮程度的频谱参数,分析其与油纸绝缘中水分含量的关系,进一步设计了油浸式套管缩比模型的受潮试验,讨论了频谱参数在套管受潮诊断中的应用。结果表明：弛豫极化频谱中的低频极化过程对水分含量较为敏感,其损耗峰峰值可作为表征水分含量的特征参数;在套管不同受潮类型情况下,低频和高频弛豫极化的损耗峰值及特征频率等参数的变化规律不同,可作为套管受潮类型的初步判据。     

不同受潮类型油纸绝缘套管的高压时/频域介电响应特性分析

水分是影响油纸绝缘套管绝缘性能的主要因素之一,对油纸绝缘套管的受潮状态开展诊断分析有重要工程价值。为研究油纸绝缘套管的不同类型受潮状态,本文针对正常套管、芯子受潮套管和绝缘油受潮套管开展了高压时/频域介电响应测试,分析了激励电压对套管的时/频域介电响应测试结果影响,针对不同激励电压对套管的不同受潮状态进行对比研究。研究结果表明,水分作为强极性物质,会引起套管的绝缘电阻下降以及介质损耗的提升,由于绝缘纸与绝缘油的亲水性差异,芯子受潮对套管绝缘性能的影响较绝缘油受潮情况更为显著。随着激励电压提高,套管的极化/去极化电流更大且不易受到噪声干扰,而介质损耗与电容因油纸界面处极化损耗的增大而表现出一定的电压依赖性。研究成果为分析不同受潮类型油纸绝缘套管在高电压下的绝缘特性提供了参考。     

110 kV变压器油纸绝缘套管不均匀绝缘受潮劣化分析

利用频域介电谱方法对油纸绝缘变压器套管的受潮特性进行了系统研究。从频域介电谱基础理论,对均匀与不均匀受潮的油纸绝缘模型的介电响应特性进行了分析。同时对现场油纸绝缘套管的频域介电谱测试诊断与应用进行了相关研究。提出了一种油纸绝缘设备内受潮均匀度评估方法。综合考虑均匀受潮与不均匀受潮时的介电响应特征,即油纸绝缘不均匀受潮时,曲线有明显损耗峰、波动等特征。并针对现场变压器套管展开频域介电谱测试与解体理化分析,进一步验证了理论模型,为现场变压器套管受潮评估提供了一种可靠的方法。     

受潮对油纸电容式套管频域介电响应的影响

设计制作了10 kV油浸纸套管模型,对该模型进行电势分布仿真,得出电势沿径向路径线性分布的结论。同时,套管模型实际工频电容测量值30.197 pF与理论计算值30.172 pF接近,套管模型基本满足实际需求。测试了不同受潮程度下套管的主绝缘与绝缘油的频域介电响应特性后发现:受潮缺陷会使主绝缘的介质损耗和电容在整个频域(10~(-3)~10~3Hz)内明显增加;受潮后的绝缘油介质损耗在整个频域内明显增加,而电容则在10~(-3)~10~(-1)Hz频段内明显增加,10~(-1)~10~3Hz内基本保持不变。最后选取特征频率点(10~(-3)、10~(-2)、10~(-1)Hz)下的电容值与工频电容值的比值为特征量有效地实现了对套管受潮状态的评估,为频域介电响应技术应用于油纸电容式套管的状态评估提供了理论参考。     

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。     

运用混联等效电路诊断变压器油纸绝缘状态

针对油纸绝缘变压器内部绝缘介质弛豫响应的复杂性,根据油纸绝缘结构特征,提出建立混联等效电路新模型来表征油纸绝缘弛豫过程。根据混联等效电路的理论分析,推导出混联等效电路参数和回复电压的求解公式。先采用一台变压器回复电压测试数据对该方法进行验证后,再利用一台变压器检修前后的测试数据进行基于混联等效电路的变压器油纸绝缘诊断研究。研究结果表明:通过混联等效电路方法得到的回复电压曲线能够很好的与现场测量的回复电压曲线吻合,且利用混联等效电路能够准确的诊断油纸绝缘变压器的绝缘介质老化情况。     

基于油纸绝缘等效电路的变压器微水含量研究

水分会严重危害变压器油纸绝缘系统的绝缘性能,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。本文通过应用油纸绝缘变压器弛豫响应等效电路及回复电压极化谱特征量,结合改进粒子群算法对等效电路参数进行有效辨析,进一步探讨了微水含量与油纸绝缘等效电路参数之间的关系,得出了大时间常数支路的弛豫时间越大,则变压器微水含量越少的重要结论。同时结合分析比较绝缘电阻、极化电阻以及极化电容的变化规律来辅助判断变压器的受潮情况。最后,通过现场测试的实例验证了这一结论的正确性。     

油纸绝缘变压器介质响应极化谱的探索与研究

基于扩展德拜模型,建立油纸绝缘变压器绝缘状态与介质响应等值电路之间的关系,并仿真分析模型(时间常数、支路数)改变引起回复电压特征参数和极化谱的变化规律。仿真分析结果表明,极化谱回复电压峰值与主时间常数可作为变压器绝缘诊断的判据,且时间常数不同的RC支路在回复电压极化谱的对应区段才有所影响。通过研究多台不同绝缘状态的变压器,总结出绝缘老化程度与支路数取值的内在联系,由此获取的等值参数最优,所建立模型与变压器实际状况相吻合,可作为油纸绝缘系统状态准确诊断和研究的基础。     

基于多时域特征参量的变压器油纸绝缘状态综合评估

利用RVM5461测试仪的现场测试结果对变压器的回复电压极化谱进行了分析。利用扩展德拜模型对变压器弛豫机构参数进行了分析。对去极化电流能量谱中反映变压器油纸绝缘老化状态的特征量进行了分析。对多台变压器的实测数据进行统计,建立变压器标准状态参量表。采用主客观相结合的综合赋权法确定各个时域特征量的权重系数,并融合证据理论和多指标评估方法,建立变压器油纸绝缘状态综合评价体系。实例分析结果表明了所提方法的有效性。     

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。     

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。     

油纸绝缘变压器老化特征分析

目前,国内外学者对回复电压法做了大量的研究,但是还没有一个明确评估变压器油纸绝缘老化状态的方法。在理解介质极化特性的前提下,以变压器油纸绝缘极化等效电路模型为基础,仿真分析了回复电压特征量随极化等效电路参数(极化电阻、极化电容以及支路数)变化的规律。仿真结果表明,回复电压峰值的最大值、回复电压初始斜率最大值及主时间常数等可用来评估变压器绝缘状况。同时,等效电路模型的支路数也可辅助评估变压器的绝缘状况。最后对多台实际变压器进行测试分析,验证了上述特征量用于评估变压器绝缘状态是可行的。     

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。     

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。     

油纸绝缘老化评估的Davidson-Cole模型参数提取方法

针对目前变压器油纸绝缘老化状态评估中的纸板聚合度测定破坏性取样、介电响应法测量没有定量判据等问题,提出一种基于Davidson-Cole模型的现场绝缘老化状态定量评估方法。首先仿真研究Davidson-Cole模型参数提取方法,借助现场测量的去极化电流数据,计算出油纸绝缘等值电路参数与频域复介电常数,并利用所得数据绘制Davidson-Cole图,采用多变量最小二乘拟合方法得出松弛时间、介电常数变化量等Davidson-Cole模型参量。实验研究了油纸绝缘不同老化程度的Davidson-Cole模型,采用非线性拟合方法对其老化状态进行Davidson-Cole模型参量提取并分析参数变化,研究结果表明,模型参数与老化程度有直接关系,仿真结果与实验结果一致,对变压器油纸绝缘老化状态评估有参考价值。