[发明专利]基于频域介电谱法的大型发电机定子绕组主绝缘老化状态测评方法

摘要

本发明公开了基于频域介电谱法的大型发电机定子绕组主绝缘老化状态测评方法，包括发电机停运且与线路可靠断开，发电机降温至环境温度；试验接线将发电机定子绕组与介电谱测试仪的测试电缆的高压端相连，将发电机外壳接地端与介电谱测试仪的测试电缆的接地端相连；设置参数并启动测试；测试发电机定子绕组主绝缘复介电常数的频率特性曲线ε‑f，通过公式计算获得当前主绝缘的介质损耗因数增量ΔtanδN；根据所述获得的介质损耗因数增量ΔtanδN，评估发电机定子绕组主绝缘的老化状态。本发明是一种非破坏性测试方法，其测试原理简单，接线方便，可以准确判断发电机定子绕组主绝缘的介质损耗因数增量ΔtanδN，从而有效评估发电机的老化状态。

主权项

基于频域介电谱法的大型发电机定子绕组主绝缘老化状态测评方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一：发电机准备，发电机停运且与线路可靠断开；发电机定子绕组主绝缘温度降至环境温度；将发电机定子绕组用铜线短接并接地，接地时间20min以上，拆除接地铜导线；步骤二：将发电机定子绕组与介电谱测试装置的测试电缆的高压端相连，将发电机外壳接地端与介电谱测试装置的测试电缆的接地端相连并可靠接地；步骤三：启动介电谱测试装置，进行测试参数初始化设置，其中，变频电压Uf设定为140V，最高测试频率fmax设定为1×103Hz，最低测试频率fmin设定为1×10‑3Hz；步骤四：测量发电机定子绕组主绝缘的复介电常数的频率特性曲线ε‑f，其包含频率特性实部曲线ε′‑f和虚部曲线ε″‑f；步骤五：采用Cole‑Cole模型方程，基于MATLAB函数库中的lsqcurvefit函数代码对所测复介电常数的频率特性曲线ε‑f的数值进行非线性优化拟合，拟合方程如下：ϵ=ϵ∞+Re[Δϵ11+(jωτ1)α1+Δϵ21+(jωτ2)α2],ϵ′′=σdcϵ0ω-Im[Δϵ11+(jωτ1)α1+Δϵ21+(jωτ2)α2]]]>fp1=1τ1,fp2=1τ2]]>式中，τ1、τ2分别表示界面极化和偶极子转向极化的弛豫时间，单位为s；fp1、fp2分别表示界面极化和偶极子转向极化对应的特征频率，单位Hz；Δε1、Δε2分别表示界面极化和偶极子转向极化弛豫强度；α1、α2分别表示界面极化和偶极子转向极化的分布参数；σdc表示绝缘体系的直流电导率，单位为pS·m‑1；ε∞表示介质高频下的相对介电常数；其中：Δε1、Δε2、α1、α2、τ1、τ2、σdc、ε∞为待定系数，通过对实测频谱曲线数值进行最小二乘法拟合可得；步骤六：将拟合得到的τm、τ0、fpm和y代入下述公式，即可得到x,继而求出当前测试试样的介质损耗因数增量ΔtanδN，根据所述获得的ΔtanδN值的范围区间，获得定子绕组主绝缘的老化状况；lgfpm=(τmτ0A1+A2x+A3x2+A4x3)2+(A5y+A6y2+A7y3)2]]>x＝lgΔtanδN＝lg(tanδN‑tanδ0)式中，τ0为定子绕组出厂状态下其界面极化的弛豫时间；τm为测试状态下其界面极化的弛豫时间；fpm为测试状态下界面极化对应的特征频率，fpm的求取过程为采用Cole‑Cole模型方程，对所测复介电常数的频率特性曲线ε‑f的数值进行非线性优化拟合，基于MATLAB函数库中的lsqcurvefit函数代码获得界面极化的弛豫时间τm，取其倒数，即得到弛豫过程对应的特征频率fpm；ΔtanδN为主绝缘的介质损耗因数增量，其指额定电压UN下tanδN和0.2UN下tanδ0的差值，单位％；y为测试温度，单位℃。