[发明专利]基于介电响应特性的变压器绝缘纸板老化定量评估方法

说明书

本发明涉及一种基于介电响应特性的变压器绝缘纸板老化定量评估方法，其主要技术特点是：对被测变压器取油，将油样试品送至实验室测试；进行现场的变压器介电谱测量；计算特定频率下变压器的介损因数；通过频域响应介电谱测试方法测量不同绝缘纸试品的介电谱；建立XY模型；计算不同老化程度变压器的整体介电谱；拟合特定频率下变压器介损因数与绝缘纸板老化程度的关系；计算绝缘纸板老化程度。本发明设计合理，其测量和计算方便，结果准确，实现了不吊罩取样条件下的变压器绝缘纸板老化情况定量评估功能，有助于运维、试验、检修等人员准确把握变压器运行状态，实现精准分析和设备管理功能。

技术领域

本发明属于变压器试验技术领域，尤其是一种基于介电响应特性的变压器绝缘纸板老化定量评估方法。

背景技术

油纸绝缘系统是油浸式变压器的主要绝缘结构。在油纸绝缘系统中，由于绝缘油的样品易于获取，绝缘油的分析技术成熟，因此绝缘油的老化情况可以方便测得。但是绝缘纸固定于变压器内部，要想获得绝缘纸样品只能通过吊罩、吊芯等方法，费时费力。同时，绝缘纸老化对变压器安全运行存在重大影响，绝缘纸在老化过程中，其聚合度和抗拉强度将逐渐降低，并生成水分、CO、CO2、氢气等特征气体，以及糠醛(呋喃甲醛)等特征老化产物。这些老化产物大都对电气设备有害，会使绝缘纸的击穿场强和体积电阻率降低、抗拉强度下降、介损增大，甚至能够腐蚀设备中的金属材料。因此，如何便捷、准确地对变压器绝缘纸板老化情况进行定量评估是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、准确可靠且方便快捷的基于介电响应特性的变压器绝缘纸板老化定量评估方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于介电响应特性的变压器绝缘纸板老化定量评估方法，包括以下步骤：

步骤1、现场测试步骤：对被测变压器取油，将油样试品送至实验室测试；进行现场的变压器介电谱测量；计算特定频率下变压器的介损因数；

步骤2、实验室测试步骤：对现场测试提供的油样试品；制备不同老化程度的绝缘纸试品；通过频域响应介电谱测试方法，测量不同绝缘纸试品的介电谱；

步骤3、仿真计算步骤：获取变压器绝缘纸板层数、厚度、油道距离、垫块和撑条数量并建立XY模型；计算不同老化程度变压器的整体介电谱；拟合特定频率下变压器介损因数与绝缘纸板老化程度的关系；根据现场测得该频率下的变压器介损因数及特定频率下变压器介损因数与绝缘纸板老化程度的关系，计算绝缘纸板老化程度。

所述变压器介电谱测量的方法为：采用频域介电响应技术，通过测量不同频率电场下变压器高低压侧之间的电压和流过变压器的电流，绘制介损因数的频率响应特性曲线。

所述计算特定频率下变压器的介损因数的方法为：

在变压器高低压侧之间施加角频率为ω＝2πf的交流电压U＝U₀e^iωt时，考虑变压器油纸绝缘系统的电容C和电导G，流过变压器的电流I为：

C^*(ω)＝C'(ω)-jC”(ω)

上式中，j表示虚数部分，C^*为油纸绝缘系统等效复电容，C'和C”分别为C^*的实部和虚部，ε'和ε”分别为复介电常数的实部和虚部，tanδ为介损因数。

所述制备不同老化程度的绝缘纸试品的方法为：将绝缘纸板裁剪成若干相同大小的样品，放在鼓风干燥箱中干燥，后浸于干燥绝缘油中进行加速老化实验，形成不同老化程度的绝缘纸试品，并通过“六度法则”换算为实际老化时间。