[發明專利]基于介電響應特性的變壓器絕緣紙板老化定量評估方法

有效

• 申請號: 201810295052.4
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108828413B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 張鑫;王偉;張弛;滿玉巖;馮軍基;馬昊;劉力卿;文清豐;朱明正;朱旭亮
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;國網天津市電力公司;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

本發明涉及一種基于介電響應特性的變壓器絕緣紙板老化定量評估方法，其主要技術特點是：對被測變壓器取油，將油樣試品送至實驗室測試；進行現場的變壓器介電譜測量；計算特定頻率下變壓器的介損因數；通過頻域響應介電譜測試方法測量不同絕緣紙試品的介電譜；建立XY模型；計算不同老化程度變壓器的整體介電譜；擬合特定頻率下變壓器介損因數與絕緣紙板老化程度的關系；計算絕緣紙板老化程度。本發明設計合理，其測量和計算方便，結果準確，實現了不吊罩取樣條件下的變壓器絕緣紙板老化情況定量評估功能，有助于運維、試驗、檢修等人員準確把握變壓器運行狀態，實現精準分析和設備管理功能。

技術領域

本發明屬于變壓器試驗技術領域，尤其是一種基于介電響應特性的變壓器絕緣紙板老化定量評估方法。

背景技術

油紙絕緣系統是油浸式變壓器的主要絕緣結構。在油紙絕緣系統中，由于絕緣油的樣品易于獲取，絕緣油的分析技術成熟，因此絕緣油的老化情況可以方便測得。但是絕緣紙固定于變壓器內部，要想獲得絕緣紙樣品只能通過吊罩、吊芯等方法，費時費力。同時，絕緣紙老化對變壓器安全運行存在重大影響，絕緣紙在老化過程中，其聚合度和抗拉強度將逐漸降低，并生成水分、CO、CO2、氫氣等特征氣體，以及糠醛(呋喃甲醛)等特征老化產物。這些老化產物大都對電氣設備有害，會使絕緣紙的擊穿場強和體積電阻率降低、抗拉強度下降、介損增大，甚至能夠腐蝕設備中的金屬材料。因此，如何便捷、準確地對變壓器絕緣紙板老化情況進行定量評估是目前迫切需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種設計合理、準確可靠且方便快捷的基于介電響應特性的變壓器絕緣紙板老化定量評估方法。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于介電響應特性的變壓器絕緣紙板老化定量評估方法，包括以下步驟：

步驟1、現場測試步驟：對被測變壓器取油，將油樣試品送至實驗室測試；進行現場的變壓器介電譜測量；計算特定頻率下變壓器的介損因數；

步驟2、實驗室測試步驟：對現場測試提供的油樣試品；制備不同老化程度的絕緣紙試品；通過頻域響應介電譜測試方法，測量不同絕緣紙試品的介電譜；

步驟3、仿真計算步驟：獲取變壓器絕緣紙板層數、厚度、油道距離、墊塊和撐條數量并建立XY模型；計算不同老化程度變壓器的整體介電譜；擬合特定頻率下變壓器介損因數與絕緣紙板老化程度的關系；根據現場測得該頻率下的變壓器介損因數及特定頻率下變壓器介損因數與絕緣紙板老化程度的關系，計算絕緣紙板老化程度。

所述變壓器介電譜測量的方法為：采用頻域介電響應技術，通過測量不同頻率電場下變壓器高低壓側之間的電壓和流過變壓器的電流，繪制介損因數的頻率響應特性曲線。

所述計算特定頻率下變壓器的介損因數的方法為：

在變壓器高低壓側之間施加角頻率為ω＝2πf的交流電壓U＝U₀e^iωt時，考慮變壓器油紙絕緣系統的電容C和電導G，流過變壓器的電流I為：

C^*(ω)＝C'(ω)-jC”(ω)

上式中，j表示虛數部分，C^*為油紙絕緣系統等效復電容，C'和C”分別為C^*的實部和虛部，ε'和ε”分別為復介電常數的實部和虛部，tanδ為介損因數。

所述制備不同老化程度的絕緣紙試品的方法為：將絕緣紙板裁剪成若干相同大小的樣品，放在鼓風干燥箱中干燥，后浸于干燥絕緣油中進行加速老化實驗，形成不同老化程度的絕緣紙試品，并通過“六度法則”換算為實際老化時間。