[发明专利]基于频域Cole-Davidson模型的电力变压器绝缘老化状态评估方法

说明书

技术领域

本发明属于电力变压器的绝缘状态诊断与寿命评估领域，具体涉及一种基于频域Cole-Davidson模型的电力变压器绝缘老化状态评估方法。

背景技术

油纸复合绝缘是一种重要和优良的绝缘组合方式，一直被成功用于大型变压器、套管、互感器、电容器、电缆等电力设备。在油纸绝缘电力变压器行过程中，其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故障。因此，准确诊断电力变压器油纸绝缘系统的老化状态，对预测电力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。

为了维护电力变压器的安全运行，长期以来电力系统通过定期进行常规预防性试验的方法对设备的运行状态进行检测（DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》），该方法在几十年的应用过程中发挥了重要的作用。但近年来随着能源短缺、负荷增加以及维修费用减少等因素的影响，原有的预防性试验由于检修周期长、缺乏真实性，存在维修不足或超量现象，逐渐向状态维修体制转化，但在实际执行中，如何对设备的绝缘状况和剩余寿命进行很好的评估，仍存在不少问题。

目前判断电力变压器绝缘老化的方法主要有：张应力测量、聚合度（DP）测量、溶解气体分析（DGA）检测法、糠醛判据等。张应力测量、聚合度测量都需要停电采集纸样，无法及时发现固体绝缘的老化趋势；DGA检测法也是IEC标准中推荐的方法之一，但是由于油经热分解后也会产生分解气体，并且油是由相对小的烷烃类物质组成的，更容易分解出气体成分，因此通常的做法是结合其它参数的测量对固体绝缘老化程度做出判断，以确定结果的准确性。糠醛判据是目前应用较为广泛的一种方法，电力设备预防性试验规程DLT596-1996的修订说明中指出油中糠醛含量与代表绝缘纸老化的聚合度之间有较好的线性关系。值得注意的是，糠醛类物质是在纤维素发生各种复杂化学反应后生成的一种相对稳定的产物，并最终形成了一种在纸上、油中生成和分解的平衡状态，这种平衡状态很容易受到其它因素的影响而发生变化，特别是温度的影响。在油纸绝缘电力设备使用过程中，季节的不同、甚至负荷的变化，都会使其内部绝缘温度发生变化，进而导致糠醛质量浓度也发生变化。有些研究者发现在绝缘纸温度升高的初始阶段，糠醛质量浓度会发生较大变化，上述线性关系是在实验室严格模拟老化的基础上得出的，没有考虑电力变压器实际运行温度是经常变化波动的。

现有技术针对油纸绝缘电力设备绝缘老化状态检测方法中，需要将变压器进行吊芯处理才能提取绝缘纸样，操作程序复杂且可能破坏变压器绝缘，而且当绝缘纸样选取的区域不同会带来老化评估的误差的技术问题。

本发明基于Cole-Davidson模型，提出了能够反映绝缘状况的特征量，并给出了基于该特征量来判断被测设备的绝缘老化状态，其具体操作为：给被测试绝缘施加变频电压激励，同时测量电流，然后根据不同频率下的电压和电流计算得到对应频率下的复电容，如附图1所示，利用Cole-Davidson模型，得到对应的特征参数，利用该特征参数进一步获得被测绝缘的聚合度DP值，从而判断被测绝缘的老化状态。

发明内容

针对电力变压器绝缘老化状态评估方法中需要将变压器进行吊芯处理才能提取绝缘纸样，操作程序复杂且可能破坏变压器绝缘，而且当绝缘纸样选取的区域不同会带来老化评估的误差的技术问题，本发明提供基于频域Cole-Davidson模型的电力变压器绝缘老化状态评估方法，该法可在不吊芯、不破坏绝缘材料，不用取样的前提下分析油纸绝缘老化状态，为准确评估电力变压器绝缘性能和预测剩余寿命提供可靠依据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于频域Cole-Davidson模型的电力变压器绝缘老化状态评估方法，包括如下步骤，

1）测试设备参数设置，根据被测试设备的相关参数，选取和设置频域介电谱测试仪的参数，包括测试电源的交流电压峰值U_max，最高测试频率f_H和最低测试频率f_L；

2）采样测量及解谱，测量采样自动进行，测量得到电力变压器油纸复合绝缘的复介电常数，包括复介电常数的实部ε′和虚部ε″，采用Cole-Davidson模型方程，对实测得到的复介电常数进行拟合，进而从中提取所需特征量，Cole-Davidson模型方程所表示的复介电常数如下式，