[发明专利]评估油浸式变压器油纸绝缘系统老化状态的方法

说明书

本发明涉及一种评估油浸式变压器油纸绝缘系统老化状态的方法，属于电力设备评估领域，包括以下步骤：S1：对含不同水分含量和老化状态的油浸绝缘纸板进行频域介电响应测试；S2：提取表征水分和老化产物协同增效影响的介电模量特征量；S3：构建水分和老化产物协同增效影响下油浸绝缘纸板聚合度与介电模量虚部积分值的关联关系。本方法能够融合水分和老化产物协同增效影响进行油浸式电力变压器油纸绝缘系统老化状态评估，水分含量范围可以在0.5％～5％范围内，更符合现场油浸式变压器运行实际，弥补了传统方法仅考虑单一因素(水分或老化)对油纸绝缘系统老化状态评估不准确的技术难题。

技术领域

本发明属于电力设备评估领域，涉及一种评估油浸式变压器油纸绝缘系统老化状态的方法。

背景技术

电力变压器是电力系统中电能传输和能量转换的核心电力设备。在110kV及以上电压等级电网中，油浸式电力变压器广泛应用。在实际运行过程中，油浸式电力变压器内部油纸绝缘系统(绝缘油、纤维素绝缘材料)会受到电应力、热应力、机械应力和环境因素等影响而逐渐劣化，使得油纸绝缘系统机械强度下降，且水分、酸性产物等逐渐增多。油纸绝缘老化易引起电力变压器绝缘性能下降，甚至诱发绝缘失效，严重威胁变压器和电力系统的安全稳定运行。因此，对变压器油纸绝缘系统老化状态进行有效评估，对保证变压器安全稳定运行意义重大。

油浸式电力变压器的老化状态主要取决于固体纤维素绝缘纸(板)的老化状态。目前，国内外研究学者针对油浸纤维素绝缘纸板受潮或老化状态评估开展了大量研究。常用的诊断方法分为物理化学诊断方法和电气诊断方法，其中物理化学诊断方法包括油中溶解气体法、糠醛含量法、酸值法、微水含量法等；电气诊断方法包括工频介损法、极化去极化电流法、回复电压法、频域介电谱法等。然而，油浸式变压器油纸绝缘系统中的固体绝缘材料不易更换，采用油中化学参量进行老化状态诊断的方法易受换油的影响，造成评估结果不准确，且不能在现场通过测量直接完成老化状态评估；工频介损法对绝缘劣化不灵敏；极化去极化电流法和回复电压法易受外界电磁噪声干扰。与上述方法相比，频域介电谱法具有无损、频带宽、抗干扰能力强、测量结果包含丰富绝缘状态信息的优点，被广泛应用于电力设备的绝缘状态诊断和老化状态评估。

国内外研究学者利用频域介电谱技术对油浸式电力变压器的绝缘老化状态和受潮状态开展了很多研究。挪威学者Dag Linhjell等分析了水分对油纸绝缘样品频域介电特性的影响，表明随水分含量增加，复介电常数实部和虚部逐渐向高频方向移动，在较高水分含量下复介电常数虚部曲线出现损耗峰。挪威学者D.Lundgaard等对三种不同受潮程度的油纸绝缘样品开展了频域介电谱测试，表明随受潮程度增加，样品复相对介电介电常数的低频部分逐渐增加，高频区基本不受影响。印度学者P.Poovamma等研究了老化对油纸绝缘样品频域介电谱FDS的影响，表明随老化程度加深，样品相对介电常数虚部和介质损耗逐渐增大。国内重庆大学郝建等对不同热老化状态油纸绝缘样品开展了频域介电谱FDS测试，表明油纸绝缘老化对其频域介电谱低频区影响显著，低频区特征频率处介电常数和介质损耗与聚合度遵循指数函数关系，随介电常数和介质损耗增大，聚合度逐渐下降。重庆大学廖瑞金等研究分析了水分和老化对油纸绝缘频域介电特性的影响，表明水分和老化对介质损耗曲线影响频段不同，并对不同频段介质损耗曲线积分获取特征量来区分水分和老化影响。广西大学刘捷丰等对具有不同水分含量油浸绝缘纸板开展频域介电测试，利用频域介电曲线提取介质损耗积分值特征量来量化水分的影响。

目前，国内外学者主要研究单一影响因素水分或老化对油纸绝缘介质介电特性影响，或区分水分和老化对频域介电曲线的影响频段。此外，现有变压器油纸绝缘系统老化状态评估的方法，均是在油纸绝缘系统水分含量基本保持恒定(1％)的条件下获得的，而变压器油纸绝缘系统的水分含量会随着其运行年限的增加而逐渐增大，因此，现有方法不完全适用于变压器油纸绝缘系统水分含量高于1％时的老化状态评估，且评估误差较大。因此，要准确评估变压器油纸绝缘老化状态，需综合考虑水分和老化产物对油纸绝缘系统频域介电的影响。

发明内容