[發明專利]基于普適弛豫定律的油紙絕緣電力設備老化狀態檢測方法

有效

• 申請號: 201310012722.4
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103105566A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 陸云才;朱孟周;吳鵬;蔚超;魏旭;湯明杰;雷敏;張冠軍
• 申請（專利權）人: 江蘇省電力公司電力科學研究院;西安交通大學;江蘇省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明屬于油紙絕緣電力設備的絕緣狀態診斷檢測與壽命評估領域，涉及一種基于普適弛豫定律的油紙絕緣電力設備老化狀態的檢測方法。

背景技術

油紙復合絕緣是一種重要和優良的絕緣組合方式，一直被成功用于大型變壓器、套管、互感器、電容器、電纜等電力設備。在油紙絕緣電力設備行過程中，其油紙絕緣長期承受熱、電、機械、化學等多種外部應力作用，導致自身絕緣和機械性能逐漸下降并可能造成故障。因此，準確診斷油紙絕緣系統的老化狀態，對預測油紙絕緣電力設備的壽命至關重要，也是實現油紙絕緣電力設備狀態維護的前提和基礎。

為了維護油紙絕緣設備的安全運行，長期以來電力系統通過定期進行常規預防性試驗的方法對設備的運行狀態進行檢測（DL/T596-1996《電力設備預防性試驗規程》），該方法在幾十年的應用過程中發揮了重要的作用。但近年來隨著能源短缺、負荷增加以及維修費用減少等因素的影響，原有的預防性試驗由于檢修周期長、缺乏真實性，存在維修不足或超量現象，逐漸向狀態維修體制轉化，但在實際執行中，如何對設備的絕緣狀況和剩余壽命進行很好的評估，仍存在不少問題。

目前判斷油紙絕緣電力設備絕緣老化的方法主要有：張應力測量、聚合度（DP）測量、溶解氣體分析（DGA）檢測法、糠醛判據等。張應力測量、聚合度測量都需要停電采集紙樣，無法及時發現固體絕緣的老化趨勢；DGA檢測法也是IEC標準中推薦的方法之一，但是由于油經熱分解后也會產生分解氣體，并且油是由相對小的烷烴類物質組成的，更容易分解出氣體成分，因此通常的做法是結合其它參數的測量對固體絕緣老化程度做出判斷，以確定結果的準確性。糠醛判據是目前應用較為廣泛的一種方法，電力設備預防性試驗規程DLT596-1996的修訂說明中指出油中糠醛含量與代表絕緣紙老化的聚合度之間有較好的線性關系。值得注意的是，糠醛類物質是在纖維素發生各種復雜化學反應后生成的一種相對穩定的產物，并最終形成了一種在紙上、油中生成和分解的平衡狀態，這種平衡狀態很容易受到其它因素的影響而發生變化，特別是溫度的影響。在油紙絕緣電力設備使用過程中，季節的不同、甚至負荷的變化，都會使其內部絕緣溫度發生變化，進而導致糠醛質量濃度也發生變化。有些研究者發現在絕緣紙溫度升高的初始階段，糠醛質量濃度會發生較大變化，上述線性關系是在實驗室嚴格模擬老化的基礎上得出的，沒有考慮油紙絕緣電力設備實際運行溫度是經常變化波動的。

當電場作用在電介質上時，可觀察到兩種介電響應現象：電導和極化。電導是由于載流子即電子和離子的不斷移動而形成的，而極化是由于電介質內部沿電場方向出現宏觀偶極矩而形成。介質的極化過程相當復雜，它與介質的老化、劣化和受潮等狀態密不可分。極化去極化電流法通過測量絕緣介質的去極化電流，并進行分析處理以判斷油紙絕緣系統的絕緣狀況。

發明內容

為了解決現有技術中油紙絕緣電力設備絕緣老化狀態評估方法中需要將變壓器進行吊芯處理才能提取絕緣紙樣，操作程序復雜且可能破壞變壓器絕緣，而且當絕緣紙樣選取的區域不同會帶來老化評估的誤差的問題，本發明提供了一種基于頻域介電譜的油紙絕緣電力設備老化狀態檢測方法。

為了解決上述問題，本發明所采取的技術方案是：

一種基于普適弛豫定律的油紙絕緣電力設備老化狀態檢測方法，其特征在于：包括如下步驟，

（1）、油紙絕緣電力設備及頻域介電譜測試儀準備：將油紙絕緣電力設備與線路斷開連接；頻域介電譜測試儀要可靠接地；

（2）、頻域介電譜測試儀的參數設置包括變頻電壓U₀(f)的峰值U_0max，最高測試頻率f_H和最低測試頻率f_L；

（3）、給被測試油紙絕緣施加變頻電壓激勵，同時測量電流，然后根據不同頻率下的電壓和電流計算得到對應頻率下的油紙絕緣復電容；

（4）、油紙絕緣復電容包括電容實部C′和電容虛部C″，采用DS極化或者CCS極化的電容實部C′的表達式，對測量得到的電容實部C′曲線進行擬合，得到對應的特征頻率f_p，DS極化對應的電容實部C′的表達式如下式所示，

y'＝α+log₁₀Re{[1+j^m10^m(x-β)]^γ}

式中，