[发明专利]基于介电响应特性的变压器绝缘纸板受潮定量评估方法

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受潮定量评估方法，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电常数；对绝缘纸试品进行介电谱测量；建立XY模型；计算不同含水量下变压器的整体介电谱；拟合特定频率下变压器介电常数与绝缘纸板含水量的关系；计算变压器绝缘纸板含水量。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受潮情况定量评估功能，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受潮定量评估方法。

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，水分既是油纸绝缘老化的主要产物，体现着油纸绝缘的含水量，同时又作为老化过程的参与者，促进油、纸纤维素水解，对绝缘材料老化产生不可逆的加速作用，堪称除温度以外威胁变压器油纸绝缘的“头号杀手”。通过大量研究发现，水分含量增加会严重影响绝缘纸的机械寿命，同时绝缘纸热老化速度显著増加。油纸绝缘系统的击穿电压会随着油中水分含量的增大而减小，当水分含量超过允许最大值时，甚至会导致设备绝缘性能失效而带来严重的事故。水分还是油、纸纤维素等高分子材料化学降解反应的催化剂，对材料降解老化产生不可逆的加速作用。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受潮定量评估方法。

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受潮定量评估方法，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电常数；

步骤2、实验室测试步骤：对现场测试提供的油样试品；制备不同含水量的绝缘纸试品；对绝缘纸试品进行介电谱测量；

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；计算不同含水量下变压器的整体介电谱；拟合特定频率下变压器介电常数与绝缘纸板含水量的关系；根据现场测得该频率下的变压器介电常数及特定频率下变压器介电常数与绝缘纸板含水量的关系，计算变压器绝缘纸板含水量。

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，绘制复介电常数实部的频率响应特性曲线。

所述计算特定频率下变压器介电常数的方法为：

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。

上述复介电常数实部的频率响应特性曲线为ε'(ω)。

所述制备不同含水量的绝缘纸试品的方法为：把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，后置于空气中自然受潮不同时间，形成不同含水量的绝缘纸试品，并通过Karl-Fischer水分测试仪测量不同试品的含水量。