[发明专利]一种监测油纸绝缘状态的试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及油纸绝缘的状态监测领域，涉及一种油纸绝缘设备及 材料绝缘状态监测的试验装置。

背景技术

油纸绝缘的材料及设备，特别是应用最为广泛的大型油浸式电力 变压器的运行可靠性直接关系电力系统的安全稳定，据统计，变压器 的运行事故主要由其绝缘系统故障造成，因此其寿命很大程度上取决 于油纸绝缘系统老化状态。在变压器运行过程中，油纸绝缘长期承受 热、电、机械、化学等多种外部应力作用，导致自身绝缘和机械性能 逐渐下降并可能造成变压器故障。因此，准确诊断油纸绝缘系统的老 化状态，对预测变压器的寿命至关重要，也是实现变压器状态维护的 前提和基础。温度、水分、氧气等都会加速变压器绝缘的老化进程， 其中水分既是固体绝缘老化降解的产物，同时又反过来作为催化剂加 速固体绝缘的老化。同时水分还有其它的危害，如水分使电气绝缘强 度显著下降，损耗加剧，加快绝缘纸板的老化速率；增加损耗和漏电 流，从而使变压器发热，运行温度升高，降低变压器使用寿命；水分 分布不平衡将引起高场强区域发生较低局放起始电压及较强程度的 局部放电；少量水分的迁移将引起油纸界面上油流带电，可能使表面 干燥的局部界面区域累积更多的电荷等，因此对变压器绝缘危害尤为 严重，需要严格控制在规定范围之内。电力设备预防性试验规程 DL/T597-1996中规定，对于220kV变压器，其固体绝缘含水量不得 超过3％，330kV变压器不得超过2％，500kV变压器不得超过1％。

传统诊断变压器油纸绝缘老化状态的试验方法主要有油中溶解 气体分析(DGA)、局部放电检测(PD)、油中糠醛含量分析以及绝 缘纸聚合度(DP)分析等，这些方法都能从一定的角度来揭示和反 映变压器绝缘的老化状态，但是无法反应油纸绝缘的含水量。如果变 压器受潮，虽然尚未明显老化，但已处于非健康状态，应及时停运检 修。对于固体绝缘中含水量的检测，目前采用的方法有两种：一种是 从变压器中抽取油样，采用卡氏滴定法、蒸馏法等方法测定油中微水 含量，然后根据水分在油纸中分布的平衡曲线来估测固体绝缘含水 量；另一种是直接吊芯取纸样，采用卡氏滴定法、称重法等测定固体 绝缘含水量。但是前一种方法误差太大，由于电力变压器的水分迁移 过程非常复杂，通常高达99％以上的水分存在于固体绝缘中，油中只 含有不到1％，且在不同温度下水分存在油纸间的迁移现象，需要很 长时间才能达到平衡状态，故该方法具有很大的局限性。后一种方法 虽然可以直接获得固体绝缘含水量，但是需变压器吊芯，操作复杂且 具有破坏性，纸样选取的区域不同同样会带来水分估测误差，不适宜 在现场推广采用。

近年来，原本属于电介质物理领域的电介质介电响应法被逐渐引 入到油纸绝缘设备及材料的绝缘状态监测领域，其中尤其以极化去极 化电流法反映绝缘状态最为全面，信息量最为丰富。所谓极化去极化 电流法，即在时间T_c内，将幅值为U_c的直流阶跃电压施加在绝缘的 两个电极之间，这样就会产生绝缘的充电电流，即所谓的极化电流。 充电时间过后，将绝缘的两个电极短路同样时间T_c，即施加0V直流 电压，此时绝缘开始放电，该电流即去极化电流。处于不同绝缘状态 的油纸绝缘设备和材料，经过极化去极化电流法试验后，所记录的极 化去极化电流曲线就保存了其绝缘状态的信息，利用这些曲线可以评 估油纸绝缘设备和材料的绝缘状态。

该方法可以代替预防性试验中的绝缘电阻、极化指数和吸收比的 测试，还可以弥补预防性试验的一些缺点，而其最大的优势就是可以 实现无创伤的监测油纸绝缘设备和材料的绝缘状态。基于极化去极化 电流的油纸绝缘设备及材料的绝缘状态监测仪器国内尚无成型产品， 国外虽有，但是价格昂贵，信息获取量也较少，其数据采样时间间隔 按对数均匀分布，每个数量级之间(如从10s到100s)固定为25个 采样点，采样周期的大部分时间内采样率低于1sps(采样点/秒)，这 既不利于国内的普及也不利于后续的试验结果分析。因此有必要开发 一种廉价的、数据获取量较多的，可用于无损监测油纸绝缘设备和材 料绝缘状态的基于极化去极化电流的试验装置。

发明内容

针对传统诊断油纸绝缘设备及材料的绝缘状态需要采集固体绝 缘样本，操作复杂且对被测试品具有破坏性，而国外采用同种方法的 测试仪器价格昂贵，所获得信息量较少的技术问题，本发明提出如下 技术方案：