应用极化/去极化电流法评估变压器油纸绝缘水分含量

时域介质响应法作为评估变压器绝缘状态的新方法,目前尚无公认的时域特征量能很好地表征油纸绝缘的极化特性。基于极化/去极化电流法提出了新的时域介质响应法的特征量--极化电导率,建立了时域电导模型。搭建了油纸绝缘极化电导率的实验平台,测试了不同温度和水分条件下油纸绝缘的极化电导率并应用最小二乘法对时域电导模型参数进行了拟合。实验结果表明:极化电导率随温度和水分的增加而增大,时域电导模型能较好地反映油纸绝缘在不同温度和水分条件下的极化特性。根据时域电导模型参数直流电导率提出了评估油纸绝缘水分含量的方法并进行了验证,为诊断变压器油纸绝缘水分含量提供了有益参考。     

基于极化/去极化电流法的变压器油纸绝缘影响因素研究

极化/去极化电流法作为一种新的反映变压器油纸绝缘状态的新方法,但环境因素尤其是温度和水分对油纸绝缘极化/去极化电流曲线有严重影响.为表征温度和水分对油纸绝缘极化/去极化电流特性变化规律,对极化/去极化电流法进行了建模,搭建了实验室测试平台,测试了油纸绝缘系统在不同温度和水分含量条件下的极化/去极化电流特性.结果表明：极化/去极化电流随温度升高、水分增加而增大,参数σ和a与温度和水分密切相关,可以作为评估油纸绝缘的绝缘状态的特征量.     

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。     

油纸绝缘变压器时域极化谱特性实验分析

本文旨在研究油纸绝缘介质老化机理与弛豫响应特征量之间的内在关系,将RVM(Return Voltage Measurement)技术应用于油纸变压器绝缘状态的无损诊断。通过RVM实验测量平台,测得恒温条件下不同微水含量、不同内部结构和不同老化状态的油纸绝缘样品对应的回复电压时域极化谱线,根据实验数据分析出不同绝缘状态下油纸绝缘时域极化谱特性参数的变化规律,并结合介质极化响应理论,阐明特征参数弛豫特性变化机理。实验结果表明:时域回复电压极化谱中回复电压最大值和主时间常数的位置改变,能有效反应油纸绝缘受潮和老化情况;初始斜率在充电时间10?2~101s、峰值时间在充电时间101~104s的量值大小,构成无损诊断的信息依据;初始斜率是老化程度的直接反馈参量,以区分水分对极化谱特性的影响;主时间常数可甄别绝缘结构不同的变压器绝缘状态,其与微水含量的指数函数关系,可用于延缓变压器受潮,提高运行可靠性。     

基于极化/去极化电量差的油浸绝缘纸电导率计算方法

油纸绝缘的老化会引起其极化/去极化特征量发生改变,为了利用极化/去极化特征来定量分析油纸系统的老化状态,提出采用极化/去极化电量差斜率计算绝缘纸电导率的方法,首先在实验室测试了不同老化油纸绝缘样本的极化/去极化电流(PDC),并根据新方法计算出了不同老化样本中绝缘纸的电导率,其次将该方法计算出的电导率与根据IDAX300和Keithley静电仪测得的实验数据计算后的绝缘纸电导率进行了误差对比分析;最后运用最小二乘法求得了绝缘纸电导率与老化天数之间的定量关系。研究结果表明极化/去极化电量差斜率法计算绝缘纸电导率具有一定的有效性,绝缘纸电导率与老化天数呈指数函数关系。本研究将为量化评估油纸绝缘变压器的老化特性提供新的参考。     

基于极化-去极化电流法的实际变压器油纸绝缘老化状态的现场评估

为了研究极化-去极化电流法(PDC)对变压器油纸绝缘老化的现场诊断效果以及适用于现场诊断的老化特征参量,使用极化-去极化电流测试装置在现场条件下对多个存在不同老化问题的变压器进行了诊断。通过从极化-去极化电流中提取出的老化特征参量对各变压器的绝缘老化状态进行分析,并与现有的变压器绝缘诊断手段的测试结果进行对比。结果表明:PDC方法能够有效应用于现场变压器油纸绝缘老化状态的评估,提取出的综合电导率、绝缘油电导率以及低频介质损耗因数3个老化特征参量可以从不同方面反映变压器绝缘的老化情况,且结果与变压器绝缘电阻测试、绝缘油试验以及绝缘油介质损耗因数测试结果相符。     

电力变压器油纸绝缘含水量定量评估的时域介电特征量

水分是影响变压器油纸绝缘性能的一个重要因素。为了评估变压器主绝缘中的含水量,从而对变压器的绝缘状态及剩余寿命进行可靠预测,本文利用时域介电响应技术的极化/去极化电流法(Polarization and Depolarization Current,PDC)对变压器油纸绝缘含水量进行了深入研究。首先,在实验室内制备了不同含水量的油浸渍绝缘纸板样品,然后,利用Matlab程序仿真了样品的实测PDC图谱并获取了扩展Debye模型参数。最后,提出了两个能够量化油浸渍绝缘纸板油纸绝缘含水量的新特征量——极化电量斜率Kp与稳定极化电量Qp-5000。分析结果表明:特征量Kp与Qp-5000对纸板样品的含水量变化非常敏感。该特征量与纸板含水量存在指数函数关系。因此,Kp和Qp-5000可以用于变压器油纸绝缘含水量的定量评估。     

应用极化/去极化电流法分析油纸绝缘微水扩散暂态过程

为将极化/去极化电流法用于油纸绝缘的微水扩散暂态过程研究,通过建立油纸绝缘微水扩散不平衡时的时域极化模型,提出了根据微水扩散达到稳态时的极化/去极化电流特性求解微水扩散不平衡时的极化/去极化电流的方法,并通过试验验证该方法的有效性。研究结果表明:随着水分含量的增加,油纸绝缘的极化/去极化电流增大,纸中微水分布的不均匀性产生的极化严重影响了油纸绝缘的极化/去极化电流特性,自由电荷迁移和界面极化建立变得困难和缓慢,极化/去极化电流减小;微水扩散不平衡时绝缘纸的电导率分布与纸中微水质量分数分布密切相关,可以作为表征纸中微水分布的特征量。     

基于扩展Debye模型的变压器油纸绝缘老化特征量研究

为了提取表征油纸绝缘老化状态的新特征量,将时域介电响应技术应用于变压器油纸绝缘老化状态的无损评估,并在深入研究了不同老化状态对油纸绝缘时域介电特性影响的基础上,首先分析了油纸绝缘样品等效扩展Debye模型参数随热老化状态变化的规律,然后提取了四组可用于表征油纸绝缘老化状态的特征参量,并建立了特征参量与绝缘老化状态之间的量化关系。研究表明:扩展Debye模型等效电路参数对油纸绝缘老化状态的反映比较敏感,最小和最大时间常数分支的R、C参数均可以反映绝缘纸的老化状态;最大时间常数分支的参数Rmax和最小时间常数分支的参数Cmin与绝缘纸聚合度存在线性拟合关系,而最小时间常数分支的参数Rmin和最大时间常数分支的参数Cmax与绝缘纸聚合度具有指数函数关系;文中提取的特征量可应用于油纸绝缘的老化状态评估。     

温度对变压器用油纸绝缘老化的频域介质响应的试验研究

变压器是电网安全运行中最关键的设备之一,由内绝缘(油纸绝缘)问题引发的变压器故障占变压器事故重要部分。目前用于诊断变压器油纸绝缘状态的方法尚存在各自的不足之处,故研究通过无损的诊断方法获取表征油纸绝缘老化状态的特征量,为评估变压器油纸绝缘老化状态提供准确且有价值的参考,无疑具有重要意义。基于频域介质响应的频域谱法是一种诊断电力变压器绝缘老化状态的非破坏性方法,笔者首先通过模拟变压器实际生产流程,制作变压器油纸绝缘试品,并对油纸绝缘试品进行加速热老化试验,得到不同老化程度的油纸绝缘试品。通过频域谱测试并分析了温度对油纸绝缘试品的频域介电特征量变化规律,运用电介质极化理论对测试结果进行了分析,为频域谱技术用于实际变压器油纸绝缘老化状态的无损诊断提供技术积累。结果表明:测量温度对频域谱诊断油纸绝缘老化状态影响显著,采用频温平移因子可以将任意测量温度下的频域谱曲线归算到同一参考温度,解决了测量温度对FDS测试结果的影响。初步研究结果表明,经过频温修正后的FDS能用于不同温度下的变压器油纸绝缘老化的评估。     

基于时域介电法的不同材料油纸绝缘特性研究

为研究油浸式变压器中油浸普通牛皮绝缘纸和油浸热稳定绝缘纸的时域介电特性,文中在实验室开展了不同温度下的油纸样品加速热老化试验。通过极化去极化电流法(PDC)获得PDC曲线,根据曲线分析不同类型油纸绝缘在老化过程中的极化特性差异,从PDC曲线中提取电导率并拟合得曲线,探寻能够表征不同类型油纸绝缘老化程度的特征量。结果表明:普通牛皮绝缘纸试样的老化速度快于热稳定绝缘纸,且在老化后期,后者聚合度下降速率变缓更明显;PDC曲线对绝缘材料的变化十分敏感,对于老化时间相同的两种材料,热稳定绝缘纸的极化去极化电流小于普通绝缘纸,且在较高温度时区别更为明显;由电导率拟合曲线得出,老化程度与电导率关系密切,可作为衡量不同油纸绝缘的老化状态的特征量。     

基于灰色聚类-集合赋权法的变压器油纸绝缘状态评估

考虑到评估过程中从不同单一特征量得到的结论与其他特征量得到结论相悖的可能性,或者因为老化指标特征量权重值的不合理导致对电力变压器油纸绝缘状态的误判,提出了基于灰色聚类-集合赋权法去评估油纸绝缘状态。首先,提取出已有理论成果下回复电压法(return voltage,RVM)和极化/去极化电流法(polarization and depolarization currents,PDC)油纸绝缘老化特征量;其次,整理了大量已知绝缘状态下电力变压器介质时域响应下的数据建立绝缘状态分级指标标准值;最后,从收集数据中采用熵权法和改进的层次分析法集合分配不同老化指标特征量的灰色聚类权重值。通过具体实例验证了本文提出的灰色聚类-集合赋权法评估电力变压器油纸绝缘状态的可靠性和准确性,表明了该算法可以准确评估变压器油纸绝缘状态,为油纸绝缘状态综合评估提供了新方向。     

用于评估油纸绝缘热老化状态的极化/去极化电流特征参量

极化/去极化电流法能灵敏反映介质的绝缘状态,已被应用于变压器油纸绝缘的水分评估中,但通过该方法定量分析油纸绝缘的老化状态尚未见研究报道。为此,对油纸绝缘开展了110°C加速热老化试验,测量了不同老化时间下油纸绝缘样品的极化/去极化电流。通过分析极化/去极化电流特性的变化,提出了一种反映油纸绝缘热老化状态的新特征参量—去极化电量。研究结果表明,试品的去极化电流随老化程度加深不断增大,但其增大趋势微弱,而提出的去极化电量曲线则对试品绝缘老化状态反应极为敏感,且从该曲线中提取的系数A和最大值C这2个特征参量与绝缘纸聚合度满足一阶动力学模型关系式,可以用作评估油纸绝缘热老化程度的特征参量。     

基于二次时域微分解析法的油纸绝缘介质响应参数辨识

时域介质响应数学模型的合理构建及其参数辨识的准确性对评估油纸绝缘老化状态至关重要。针对原有模型未能真实反映极化过程,引入了微观动力学的线型因子,建立了非典型线型的介质响应函数;首次提出了二次时域微分解析法用于不同弛豫过程的分解,该方法不仅能准确判定极化支路数,而且所提取的谱线特征量,确保了介质响应参数辨识的唯一性。最后,应用该方法对1台220 k V变压器的实测去极化电流曲线进行参数辨识。结果表明,通过改进介质响应数学模型,采用二次时域微分解析法获取的去极化电流曲线与测试曲线更为相符,重合度由传统方法的88.56%提升到97.58%,验证了该方法在油纸绝缘介质响应参数辨识中的适应性和准确性。     

温度及老化状态对油纸绝缘时域介电响应特性影响的实验研究

针对老化过程及温度对油纸绝缘时域介电响应特性的影响开展了研究.对油浸纸绝缘试品在高温下进行了不同时间的人工加速热老化,采用极化去极化电流(polarization and depolarization current,PDC)试验跟踪了其完整的老化进程,在不同的老化阶段开展了不同温度下的PDC试验.确认了温度和老化程度对PDC曲线有着较大的影响,温度的升高或老化程度的增加使PDC曲线向左上方移动.认为PDC试验主要反映油纸绝缘的2种类型界面极化,即油纸间的界面极化和纸板内不均匀结构引起的界面极化,前者响应较快,特征明显,适于评估绝缘老化状态.     

现场变压器油纸绝缘时频域介电特征量提取及状态评估

油浸式变压器的绝缘状态决定了变压器的运行寿命。为将时频域介电响应技术应用于变压器油纸绝缘状态的无损评估,对一台停运的500kV变压器进行了极化/去极化电流(PDC)与频域介电谱(FDS)测量。通过时域介电谱融合理论及FDS技术提取了反映变压器油纸绝缘状态变化的时域介电特征量与频域介电特征量,并分析了其变化规律。研究结果表明,时频域介电特征量对变压器油纸绝缘的老化情况较为敏感,可定性评估变压器的绝缘状况。     

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。     

基于扩展Debye模型的变压器油纸绝缘时域介质响应法分析

时域介质响应法是近年来备受关注的一种诊断变压器油纸绝缘的新方法,现已由实验室研究发展到对变压器的现场测量。变压器油纸绝缘系统的等效电路可用扩展Debye模型表示,笔者对1台50 kV.A变压器进行时域介质响应法测量,并运用最小二乘法对实验数据进行拟合,通过测量值与拟合值的相对平均误差来确定扩展Debye模型的n值,根据扩展Debye模型计算出了电气绝缘参数并与测量值进行了比较。研究结果表明,时域介质响应法能有效地评估变压器油纸绝缘的水份含量情况和绝缘状况。     

PDC法在油纸绝缘套管油量状态检测的应用研究

为了能准确快速的评估油纸绝缘套管的油量状态,利用极化-去极化电流法(Polarization and Depolarization Current,PDC)对油纸绝缘套管的油量检测进行研究。本文在实验室对35kV不同油量套管进行极化去极化测试,然后提取直流电导率、低频介质损耗为特征参量。结果表明:PDC能有效分辨出套管油纸绝缘的不同油量状态的。可利用PDC测试对油纸绝缘套管的油量状态做出评估。     

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。