[发明专利]一种变压器油纸绝缘状态的定量评估方法

说明书

技术领域

本发明属于变压器故障诊断技术领域，尤其涉及一种变压器油纸绝缘状态的定量评估方法。

背景技术

油纸绝缘是电力变压器的主要绝缘，准确评估其老化状态对实现变压器状态检修具有非常重要的工程意义。现有资料已经表明，绝缘油的使用寿命不是决定变压器服役寿命的关键因素，而绝缘纸/纸板的使用寿命决定了变压器的服役寿命。大量研究结果证明绝缘老化后只会直接导致变压器油纸绝缘的机械性能下降，而诸如工频介质损耗、工频或冲击击穿电压等电气性能不会发生太大的变化，不适宜用作评估绝缘老化程度的判据。采用无损的测试手段对变压器油纸绝缘的老化状态进行准确评估是目前国际上该领域研究的热点问题。

频域介电响应是电介质以极化、介电弛豫为微观机制的一种响应测试技术，作为油-纸复合电介质，变压器油纸绝缘的老化会改变绝缘油和绝缘纸的微观结构，从而影响绕组绝缘的导电性和极化特性，使得其频域介电响应特性也必将发生变化。频域介电响应测试技术就是基于这样的原理诊断变压器油纸绝缘的状态，是无损的电气诊断技术，也是在变压器油纸绝缘状态诊断领域中当今国内外学者研究的热点之一。但目前我国在应用介电响应技术诊断研究方面，还仍然停留在对传统参数变化规律的分析层面，更为深入的研究需要展开。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种变压器油纸绝缘状态的定量评估方法。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种变压器油纸绝缘状态的定量评估方法，包括以下步骤：

(1)采用频域介电谱电路采集现场运行变压器的频域介电谱，确定变压器油纸绝缘系统的复介电常数频域谱；

(2)确定变压器X模型，结合所述步骤(1)的频域介电谱数据，计算出变压器绝缘油在温度T下的复介电常数频域谱，进而计算出变压器绝缘纸板在温度T下的复相对介电常数频域谱；

(3)对变压器绝缘纸板在温度T下的复相对介电常数频域谱进行温度修正，求得标准温度T₀下的变压器等效纸板tanδ频域谱；

(4)采用介损积分因数法分别计算老化介电指纹和水分介电指纹，将老化介电指纹和水分介电指纹分别与介电指纹库数据库中的数据对比，即得出变压器绝缘纸板的聚合度及水分含量。

进一步的，所述步骤(1)中频域介电谱电路包括带DSP控制板的工控机、交变电压源、电压表以及电流表；所述电流表与待测设备串联连接；所述交变电压源并联于电压表的两端，通过带DSP控制板的工控机控制交变电压源输出频率变化的交流电压信号，从而测试待测设备的复电容、复相对介电常数以及介质损耗值相对频率的变化，以此评估待测设备的绝缘状态。

进一步的，所述步骤(2)中变压器X模型是将变压器所有绝缘纸板、油道和隔板分别集成，X值为绝缘纸板的总厚度在隔板与油道总厚度中所占的比例，通常取值为0.2～0.5；所述绝缘纸板等效于高压绕组与低压绕组间的绝缘纸，所述油道等效于变压器器身的绝缘油。

进一步的，所述步骤(2)中变压器绝缘油在温度T下的复介电常数频域谱由下式计算：

式中，σ(T)为绝缘油在温度T下的直流电导率；ε₀为真空介电常数，且ε₀＝8.85×10-12法拉/米(F/m)。

进一步的，所述步骤(2)中变压器绝缘纸板在温度T下的复相对介电常数频域谱由下式计算出：

式中，为变压器油纸绝缘系统的复介电常数频域谱；为变压器绝缘油的复介电常数频域谱；为变压器绝缘纸板的复相对介电常数频域谱，X为绝缘纸板的总厚度在隔板与油道总厚度中所占的比例。

进一步的，所述介损积分因数法是将所述步骤(3)中的变压器等效纸板tanδ频域谱在各自特征频段内的积分面积—Stanδ(f)作为油浸渍绝缘纸板水分含量以及老化状态定量评估的频域介电指纹。

进一步的，以高频率范围内的tanδ频域谱作为评估绝缘纸板水分含量的特征频段，则水分介电指纹计算表达式为：

其中，f_高上为高频段上限，f_高下为高频段下限，tanδ(f)表示在不同频率f下的介质损耗值函数。

进一步的，以低频率范围内的tanδ频域谱作为评估绝缘纸板老化状态的特征频段，则老化介电指纹计算表达式为：

其中，f_低下为低频段下限，f_低上为低频段上限，tanδ(f)表示在不同频率f下的介质损耗值函数。