基于极化-去极化电流法的油纸绝缘套管的绝缘状态评估研究

为了能准确快速的评估油纸绝缘套管的绝缘老化状态,利用极化-去极化电流法(PDC)对其进行研究。首先,在实验室对全新套管进行极化-去极化测试,然后在现场对已运行25年的主变变压器的三相套管进行PDC测试,通过计算提取得到套管的直流电导率以及0.1 Hz低频介质损耗因数作为特征参量。结果表明:油纸绝缘套管的不同老化状态能够通过极化-去极化法有效的分辨出来。在现场干扰严重的情况下,PDC法具有较好的抗干扰能力,特征参量对油纸绝缘套管的老化情况比较敏感,可定性评估油纸绝缘套管的老化状态。     

基于极化-去极化电流法变压器油纸绝缘老化状态评估

为了能准确快速地评估变压器油纸绝缘的老化状态,利用极化-去极化电流法(PDC)对变压器油纸绝缘的老化状态进行研究。通过在实验室内对不同运行年限的变压器进行PDC测试,提取直流电导率、非线性系数和低频介质损耗等特征参量,同时在现场对变压器进行PDC测试,提取相应的特征参量。结果表明:在实验室无干扰的情况下,PDC能有效分辨出变压器油纸绝缘的不同老化状态。在现场干扰严重情况下,PDC测试方法具有较好的抗干扰能力,特征参量对变压器油纸绝缘的老化状态比较敏感,可定性评估变压器油纸绝缘的老化状态。     

基于PDC的变压器油浸纸老化程度与水分含量评估方法研究

为将极化去极化电流法(PDC)应用于实际运行中变压器油纸绝缘的状态评估,笔者在实验室搭建了油纸绝缘PDC测试试验平台,测试了不同老化程度不同水分含量油浸纸样品的PDC特性曲线,并对测试结果进行对比分析。分析结果表明:在测试时间范围内,老化程度对油浸纸极化电流曲线的前段和中段以及去极化电流曲线的整个测试阶段产生影响;水分含量对油浸纸极化电流曲线的整个测试阶段以及去极化电流曲线中末段产生影响。提出以初始去极化电流idp1作为油浸纸聚合度的映射特征量,稳态极化电流id(电导电流)作为水分含量的映射特征量,分别拟合出两者之间的函数关系,以此提出一种适用于不同老化程度油浸纸水分含量的评估方法。     

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。     

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.     

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。     

极化/去极化电流测试系统的设计及应用

极化/去极化电流(PDC)介电响应法是一种变压器油纸绝缘无损检测及寿命评估方法。以"特高压直流接入750 k V交流换流变压器研制"课题为背景,设计了一套极化/去极化电流测试系统,包含高压模块、开关模块、采集模块及终显模块的设计及选型。该法依据油纸绝缘的极化特性,测得极化/去极化电流,依托极化/去极化电流曲线的演变机制,评价变压器油纸绝缘劣化程度及寿命,从而综合诊断变压器的服役状态。     

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.     

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。     

采用向量匹配法的油纸绝缘系统扩展Debye模型参数识别

为了从时域数据中获取更丰富的表征油纸绝缘系统绝缘状态的信息,提出了一种获取油纸绝缘系统扩展Debye模型参数的方法。首先通过快速Fourier变换(FFT)获得极化去极化电流(PDC)实验的去极化电流频谱,然后使用向量匹配法(VFM)和时域非线性拟合算法(FNA),确定其频谱的极点和留数分布,最后根据极点和留数计算得到各支路参数。针对实验室不同老化程度和不同温度下的油纸绝缘模型,开展了验证性的PDC和频谱(FDS)实验,利用PDC实验数据求取了相应的扩展Debye模型,据此获得了介损(tanδ)随频率的变化曲线,并与FDS所得结果进行了比较。结果表明,PDC所得结果与FDS曲线在低频段一致,验证了所提方法的正确性。进而提出在对油纸绝缘设备绝缘状况进行测试时,采用FDS做高频测试,而采用PDC代替FDS做低频测试,从而减少测试时间,即将PDC与FDS这2种方法相结合,可以提高现场油纸绝缘设备的检测效率。     

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。     

基于去极化电量时域微分谱线时域特征量的变压器绝缘老化研究

本文依据时域介电谱理论,提出去极化电量时域微分谱线。应用微分解谱法,对油纸绝缘去极化电量微分谱线进行逐次解谱,求取去极化电量谱的参数,提取去极化电量谱时域特征量,利用去极化电量平均电量和平均极化响应时间评估油纸绝缘的老化状态。通过分析多组不同绝缘状态变压器的去极化电量微分谱线,得到如下结论:随着变压器绝缘状态的劣化加剧,去极化平均电量逐渐增大,平均极化反应时间逐渐减小。本文结论为正确评估变压器绝缘状态提供了一种新的思路。     

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/去极化电流法的油纸绝缘时域电导模型

时域介质响应法是一种评估变压器绝缘状态的新方法,然而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,并建立了时域电导模型。搭建了用来测试油纸绝缘极化电导率的实验平台,测试了不同温度下油纸绝缘的极化电导率,并计算了油浸纸的极化电导率。实验结果表明:油隙作为油纸绝缘极化特性的影响因素之一,在测试分析过程中应当予以考虑。极化电导率随温度升高而增大,充电时间一定时,极化电导率对数与温度倒数成线性关系。极化电导率能很好地表征油纸绝缘的极化特性,与频域响应法特征量—复介电常数的关系明确,为评估油纸绝缘状态提供了新的思路和有益参考。     

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。     

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。     

极化/去极化电流测试技术的仿真研究

极化/去极化电流方法(PDC)是一种非破坏性、不需要变压器吊罩处理的变压器油纸绝缘老化评估方法.为了深入理解油纸绝缘的介质响应机理与PDC测量结果之间的内在关系,本文建立了变压器主绝缘的介质响应等效电路,通过现场测量数据对等效电路的参数进行求取,仿真研究了等效电路中的支路参数变化对PDC测量结果的影响.结果表明等效电路中的较小时间常数支路与油的状态相关;中等时间常数支路与绝缘结构相关;较大时间常数支路与纸板的状态相关.     

基于极化去极化电流法的冲击电容器油膜绝缘老化检测

利用极化去极化电流法(PDC)对冲击电容器油膜绝缘老化状态进行检测。介绍了该方法的理论依据,搭建了极化去极化电流测试平台,对未老化油膜以及不同老化程度的油膜进行了极化去极化电流的测试,得到了对应的极化去极化电流曲线、介质损耗以及直流电导率,分析了极化去极化电流曲线产生差异的原因。试验结果表明,通过对冲击电容器油膜的极化去极化电流进行分析,可以合理检测油膜的老化状态。     

LabVIEW编程实现油纸绝缘评估的极化去极化电流测试

极化去极化电流试验是一种有效的变压器油纸绝缘老化状态评估手段,但目前应用该方法的商业化产品类型较少,价格昂贵,应用灵活性较差。为了研究油纸绝缘老化对极化去极化电流特性的影响,通过LabVIEW编程和GPIB卡控制Keithley 6517A静电计,研制了1台极化去极化电流测试仪。并介绍了此仪器的测量原理、硬件结构和软件设计,采用本仪器对油纸绝缘试品开展了试验,同时与商业化仪器的技术性能进行了比较。结果表明,此仪器运行正常,使用灵活、方便,对油纸绝缘的老化状况反映灵敏,达到了商业化仪器的测试性能,可应用于极化去极化电流试验。     

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。