[发明专利]基于荧光颜色的油纸绝缘老化诊断方法

说明书

本发明涉及一种基于荧光颜色的油纸绝缘老化诊断方法，包括以下步骤：S1模拟变压器内油纸绝缘热老化过程：采用绝缘油与芳香族酰胺绝缘纸开展油纸绝缘加速热老化试验模拟变压器内部油纸绝缘的热老化过程，并选择不同的老化时间进行取样测试；S2绝缘油中老化酰胺纤维提取；S3绝缘油中老化酰胺纤维荧光颜色特性测试：测得到不同老化时间的绝缘油中老化酰胺纤维的最佳激发与发射强度特性，获得不同老化时间纤维样品的CIE坐标；以不同老化时间的纤维样品的荧光颜色为特征量来判断油纸绝缘的老化程度。本发明通过颜色的转换直接醒目地反映荧光特性与老化程度的关联，更加清晰明了，简单方便，更准确地判断变压器的整体寿命。

技术领域

本发明属于液体绝缘技术领域，特别涉及一种基于荧光颜色的油纸绝缘老化诊断方法。

背景技术

纸绝缘寿命决定了变压器的整体寿命，纸绝缘的老化评估对变压器的运维、检修与退役具有重要意义。电力变压器是电力系统的核心设备，联系着电力系统中的发电、输电与配电环节，其安全稳定运行决定了电网的安全可靠性，对于维持电网供电的稳定性及电力设备投资的经济性也具有重要的意义。目前，我国已有较多变压器运行年限超过20年，部分甚至超过了30年，这些变压器的纸绝缘日益老化，机械与绝缘性能下降，引发变压器故障的概率也大大增加。因此，准确评估变压器纸绝缘的老化程度，进而预测其剩余寿命，对变压器的运维、检修与退役等具有十分重要的意义。

目前电力系统广泛采用的油浸式变压器，其内绝缘系统由纸绝缘与绝缘油组成。油纸绝缘系统在变压器长期运行过程中，受到电、热、水分与氧气等多种老化影响因素的作用，其性能会发生不可逆的劣化。纸绝缘主要是由纤维素构成，其劣化伴随着绝缘性能与机械性能的下降，难以更换；绝缘油的劣化可以通过滤油或换油等措施得到解决。因此，纸绝缘的寿命决定了变压器的寿命。

目前，国内外已提出了变压器寿命管理的概念，以寻求最合适的方法来评估变压器纸绝缘的老化状态，研究人员针对老化评估特征量和老化评估方法做了大量工作，但截至现在，各种老化特征量和老化方法都存在明显缺陷，难以满足实际复杂场合的需求，急需一种新的老化评估方法。

现存的变压器老化评估的特征量与方法存在的问题主要有：

(1)现场应用受限，如采用抗张强度和纸聚合度作为特征量，需要变压器停电并吊罩取样，现场难以实施；

(2)特征量受到的影响因素众多，准确性有待提高，如油中CO与CO2气体含量，同时来源于绝缘油的氧化降解以及空气污染等；

(3)换油等操作容易造成特征量损失，从而引起老化评估误差，如油中糠醛含量在早期较低，无法区别早期的老化状态，且换油等操作易损失糠醛，油中甲醇具有高挥发性，亦容易被换油等操作损失；

(4)电气特征量的研究主要停留在定性阶段，研究尚未成熟，如局部放电相关特征量缺乏机理解释，难以定量化；介电响应相关特征量难以准确分离水分与老化的影响，目前主要停留在定性分析阶段，仍难以定量化。

润滑油在使用过程中会发生变化，其性能会因金属颗粒污染以及油的固有性能退化而恶化。有许多分析技术可用于监测油的状况和确定其剩余寿命。在日常维护中，需要一种快速、简单和无损的分析方法。这种方法可以基于油的光学特性，润滑油含有芳香烃，因此其具备了产生荧光特性的条件。结果表明荧光和吸收光谱可用于获得关于所研究矿物润滑油老化的信息，荧光发射的强度随着油的使用寿命而变化，特别是在使用的早期阶段，润滑油的荧光发射强度随油品老化而降低，且降低程度与油品老化程度相关。新鲜油的荧光发射强度远高于老化油，随着老化加深，油荧光强度的下降逐渐变缓。

目前的变压器老化评估的特征量与方法存在的问题主要有：

(1)关于荧光特性的研究对象，现有发明集中在绝缘油上，然而绝缘油并非油纸绝缘老化寿命最主要的决定因素，因为其老化后易于更换，而纸绝缘在老化后难以更换。由此可见，纸绝缘才是变压器油纸绝缘整体寿命的最主要决定因素；