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。     

基于频域介电谱法的套管受潮状态现场评估

水分是影响套管绝缘性能的主要因素,频域介电谱法(FDS)由于其测试频带宽,携带信息丰富而在电气设备绝缘状态评估领域广泛应用。为研究基于频域介电谱法的套管受潮状态现场诊断和评估,本文对现场运行的110kV、220kV、500kV主变高压侧套管进行频域介电谱测试,分析了水分和测试频率对频域介电谱测试结果产生的影响,针对频域介电谱的干扰频率对套管受潮状态现场诊断进行研究。     

应用频域介电谱法的高压套管状态评估

介绍了频域介电谱测试的原理和测试方法,对一支存在疑似缺陷的套管进行了频域介电谱测试,并结合套管局部放电试验进行对比分析。结果表明采用0.01～1000Hz频段的频域介电谱测试获取套管介损频率曲线,能够较灵敏检测套管内部绝缘介质老化、受潮以及内部异物等状况。频域介电谱测试应用于高压套管绝缘现场诊断,其实施简单、抗干扰能力强,可作为传统检测方法的补充,具有较好的工程实用价值。     

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。     

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。     

变压器油纸绝缘套管受潮缺陷频域介电谱特征

已有研究表明,频域介电谱(FDS)对油纸绝缘受潮缺陷的检测比较灵敏。为了研究变压器油纸绝缘套管受潮缺陷的FDS特征,测试了受潮后套管模型不同静置时间下的介损电压特性和0.001 Hz～1 k Hz的介损频率特性。结果表明:在受潮初期,相同试验电压下介损随时间的变化呈现微弱增长趋势,但并不明显,相同时间下,介损随试验电压升高有所增长;在受潮中期,介损随时间的变化呈现明显增长趋势,并在120 h时介损达到峰值;在受潮末期,介损随着时间的增加呈现下降趋势,整个过程介损增量未超过规程规定值,可考虑降低规程规定值。在FDS的低频段0.001～0.01 Hz区间范围内可明显区分受潮套管和不受潮套管,1 m Hz介损特征尤其明显。因此建议套管出厂及运行增加FDS低频段测试,利用FDS低频段特征进行套管绝缘诊断。     

频域介电谱用于高压电流互感器绝缘诊断

电流互感器(TA)是电网控制回路的重要组成部分,失效时可能引起相对地故障或高能量爆炸,妨碍变电站的安全运行。为了提高电流互感器的运行可靠性,基于频域谱理论和测试技术,提出了联合频域介电谱和高压介损试验进行高压电流互感器绝缘状态及老化诊断的方法。首先利用频域介电谱(FDS)对3台220kV TA进行测试,得到了主绝缘的tanδ-f和C*-f特性曲线。然后对设备进行了高压介损试验,得到了主绝缘的tanδ-U曲线,并将10kV工频介损与FDS测试结果进行了对比,验证了两者的一致性。从试验结果可知:绝缘严重老化或受潮均使得固体绝缘中水分含量增加、低频段的介质损耗升高;老化严重时,低频段的复电容实部随频率降低而增大,绝缘受潮时复电容实部基本不随频率变化;绝缘老化设备在tanδ-U曲线上呈现开口形状,绝缘受潮设备的tanδ基本不随电压U变化,为两者的区分提供了新途径。FDS作为一种估计纸中水分和油电导率的可靠工具,结合高压介质损耗试验有利于对高压TA绝缘进行更有效、准确的诊断。     

基于频域介电谱的一起110kV变压器套管故障分析

通过油色谱试验和现场频域介电谱测试(FDS)对介损超标的原因进行分析,结合套管返厂解体结果确定此次介损异常的原因。最后对变压器套管故障诊断分析和现场管理工作提出相应的建议。     

基于分子模拟的不同水含量油浸式套管介电特性研究

对不同水含量油浸式套管进行了频域介电试验,提取频域介电谱(FDS)的特征参量对套管的受潮程度进行评估,并对频域介电试验的结论进行分析。     

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。     

基于灰色关联与时-频域介电响应的油纸绝缘受潮状态快速评估方法

受潮状态下油纸绝缘的等效扩展Debye模型不再具有线性特性，使得基于时频转换的油纸绝缘状态评估方法存在一定误差。本文综合时域与频域介电谱的优点，在获取时-频域介电响应参数的基础上使用灰色关联算法构建油纸绝缘受潮状态评估模型。首先制备不同含水量的油纸绝缘样品，分析了受潮和温度对极化去极化电流（polarization and depolarization current,PDC）以及频域介电谱（frequency domain spectroscopy,FDS）曲线的影响，进一步提取不同受潮状态下PDC和FDS曲线的特征参数。在此基础上，采用灰色关联算法整合油纸绝缘时频域介电特征量得到其规范化后的参考向量。最后，分别通过实验室样品数据和现场变压器数据验证了评估模型的准确性，为变压器早期故障预警与诊断提供了新方法。     

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。     

温度对环氧胶浸纸套管FDS特性的影响

为研究温度对环氧胶浸纸套管频域谱特性的影响,以便更准确地将介电响应技术应用于套管受潮或老化状态评估,设计了不同温度下胶浸纸套管绝缘频域谱(FDS)测量试验,运用电介质极化理论对频域介电现象进行分析,并建立扩展Debye模型,利用遗传算法和内点法辨识各支路参数,通过模型参量变化分析温度对频域谱特性的影响规律。结果表明,随着温度的升高,低频区(10^–3~1 Hz)复电容实部随着温度的升高显著增大,介损和复电容虚部频谱曲线整体向高频方向移动;建立的6支路Debye模型与实测值基本相符,绝缘电阻R₀随温度升高而减小,几何电容C₀基本不变;采用基于“频温平移因子”的主曲线技术可有效消除温度的影响,实现将已知温度下的频谱曲线折算到未知温度,扩展了频谱曲线的测量范围;频谱曲线的“平移因子”满足Arrhenius方程,利用“平移因子”计算得到的活化能约为31.92 kJ/mol。因此,利用频域介电谱法评估受潮或老化状态时必须考虑温度的影响,否则将导致评估结果失实。     

基于频域介电谱特征参量的变压器固体绝缘含水量定量评估

通过对其进行频域介电响应测试并对特征频段内的FDS进行积分运算提取到了能够定量表征绝缘受潮状态的特征参量;基于建立介损积分因数与绝缘受潮状态的函数关系并且消除温度对FDS的影响,实现了对绝缘含水量的定量评估.     

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。     

基于频域介电谱分析的油纸套管状态评估仿真

采用频域介电谱法对高压油纸套管进行了受潮状态诊断。通过在COMSOL中建立110k V油纸套管模型,求解不同频率下的介质损耗得到其频域介电谱,并分析了套管频域介电谱的差异。     

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F DS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...     

基于GMM-HMM模型的高压套管绝缘多点受潮状态评估

为了明确高压套管油纸绝缘受潮状态和水分来源，基于频域介电谱法提出了一种评估套管多点受潮状态的方法。采用Dissado-Hill模型提取特征参量，利用灰狼算法优化的高斯混合模型-隐马尔可夫模型评估套管受潮状态。结果表明，交叉验证识别准确度最小为96%,现场套管测试结果与实际情况一致。方法可有效诊断出高压套管的水分来源及其受潮状态。     

温度对汽轮发电机主绝缘频域介电谱特性的影响分析

为更好的将频域介电谱技术用于评估发电机主绝缘状态,在不同温度下采用频域介电谱法测量定子线棒的介电参量。研究了主绝缘的介质损耗因数、复介电常数和电导率与测试温度和电场频率的关系,在分析温度对测量结果影响规律的同时,提出将不同温度下的测试数据实现归一化处理的方法。结果表明:测试温度对频域介电谱参量的影响在低频10~(-3)~10~0Hz更明显;主绝缘的几何电容和特征频率处的tanδ、ε与测试温度满足指数函数关系;研究结果可消除环境温度对FDS测量结果的影响,为更好的应用FDS技术准确评估发电机主绝缘状态提供参考。