[发明专利]一种评估油纸绝缘的老化状态的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电检测技术领域，尤其涉及的是一种评估油纸绝缘的老化状态的方法。

背景技术

换流变压器是特高压直流输电系统中的重要设备之一，其运行可靠性直接影响整个系统的安全运行。换流变压器的严重事故既会导致自身的损坏，还会中断电力供应，造成巨大的经济损失。运行中的换流变压器除承受交流电压、雷电冲击和操作过电压外，还要承受直流、交流叠加直流及极性反转电压的作用。在这些电压作用下，变压器内部电场分布、绝缘材料击穿特性、空间电荷的积聚与分布等都与普通变压器存在很大的差异。换流变的主绝缘更容易在长期承受电场、热等作用下发生劣化，引起换流变压器绝缘性能下降；此外换流变压器在直流电压长期作用下，绝缘纸板会积聚大量的空间电荷，引起内部场强的畸变，严重时将导致绝缘的异常放电与击穿。

因此，利用现代测试技术和分析手段，深入研究能有效反映换流变压器内部油纸绝缘老化状态的特征参量，进而对变压器预期寿命进行评估；以及研究主绝缘在老化过程中，由直流电场作用下引发的绝缘纸板内部空间电荷积聚和消散特性，了解换流变压器老化过程中空间电荷的形成和发展，提高换流变压器安全运行可靠性，减小事故发生率，已经成为电力行业和相关研究部门关注的热点和迫切需要解决的技术难题。

现有的工程上通常采用测量由绝缘系统老化而引起的理化和电气性能参数的变化来对变压器绝缘老化状态进行评估。理化参量主要包括绝缘纸聚合度或拉伸强度、油中溶解CO、CO₂生成总量及其比值、油中糠醛含量等，但这些方法在实际操作中都存在着不同的缺点及局限性，在实际工作中带来很大的不便。而对于电气参量，通常认为变压器绝缘老化后只会直接导致其机械性能的下降，而诸如工频介质损耗、工频、脉冲击穿电压强度等电气性能不会发生太大的变化。除此之外，国内外很多电力运行部门将绕组的热点温升作为评估变压器寿命的主要依据^[15]。但变压器的老化状态和剩余寿命绝不仅仅取决于绕组的热点温度。到目前为止，还没有形成一套在现场实用的，能够有效、真实并综合地判断电力变压器主绝缘老化程度和剩余寿命的评估方法和系统。

近20年来，随着计算机、自动化及测量技术的发展，基于介电响应的频域介电谱法（frequency domain spectroscopy，FDS）作为一种无损的电气诊断技术，能够弥补现有传统化学参量诊断方法的不足，适合变压器绝缘老化状态的现场诊断，成为目前国内外学者研究的热点。关于变压器油纸绝缘FDS的研究，目前国内外学者尚处于水分、测试温度和老化对绝缘油或绝缘纸FDS特性影响的研究阶段，对如何提取油纸绝缘系统FDS测试结果的有效信息，进而有效评估油纸绝缘的老化状态，鲜见报道，然而这是将FDS应用于现场诊断变压器老化状态需要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种评估油纸绝缘的老化状态的方法，旨在解决现有技术不能提取油纸绝缘系统FDS测试结果的有效信息进行有效评估的问题。

本发明的技术方案如下：

一种评估油纸绝缘的老化状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采用频域介电谱法测量出油纸绝缘试品的相对介电常数和介质损耗因数；

步骤2：建立油纸绝缘试品的相对介电常数与绝缘纸聚合度复合指数函数关系式，以及油纸绝缘试品的介质损耗因数与绝缘纸聚合度复合指数函数关系式；

步骤3：用上述关系式评估油纸绝缘系统的老化状态。

所述的评估油纸绝缘的老化状态的方法，其特征在于，油纸绝缘试品的相对介电常数与绝缘纸聚合度复合指数函数关系式为：

KDP(t)=(Ae-t/B+C)εr-f(t)，

式中，KDP(t)表示绝缘纸聚合度；εr-f(t)表示相对介电常数；t为老化时间，单位为天；A、B、C为与老化温度和测试温度有关的常数。

所述的评估油纸绝缘的老化状态的方法，其特征在于，油纸绝缘试品的介质损耗因数与绝缘纸聚合度复合指数函数关系式为：

KDP(t)=(De-t/E+F)tanδ-f(t)

式中tanδ-f(t)为介质损耗因数；KDP(t)表示绝缘纸聚合度；t为老化时间，单位为天；D、E、F为与老化温度和测试温度有关的常数；

所述的评估油纸绝缘的老化状态的方法，其特征在于，所述相对介电常数和介质损耗因数的测量温度为110℃和130℃，特征频率为10-1Hz、10-2Hz及10-3Hz。