[发明专利]一种变压器绕组绝缘老化状态评估研究的实验方法

摘要

本发明公开了一种变压器绕组绝缘老化状态评估研究的实验方法，首先搭建实验平台，通过设定不同的加热温度模拟绕组绝缘不均匀老化，获得参考绕组频域介电谱曲线和不均匀老化后的绕组频域介电谱曲线，由频域介电谱曲线获得特征点集合及斜率值，对频域介电谱曲线插值拟合并计算极化因子和距离参数，提出变压器绕组绝缘不均匀老化程度参数。通过本发明提供变压器绕组绝缘老化评估方法，能有效地判断变压器绕组绝缘的不均匀老化程度。

主权项

1.一种变压器绕组绝缘老化状态评估研究的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：搭建实验平台搭建变压器绕组绝缘老化研究实验平台，主要由第一高压绕组(1a)、第二高压绕组(1b)、第三高压绕组(1c)、第一绝缘纸(2a)、第二绝缘纸(2b)、第三绝缘纸(2c)、第一低压绕组(3a)、第二低压绕组(3b)、第三低压绕组(3c)、第一加热器(4a)、第二加热器(4b)、第三加热器(4c)、第一高压绕组接线端子(5a)、第二高压绕组接线端子(5b)、第三高压绕组接线端子(5c)、第一低压绕组接线端子(6a)、第二低压绕组接线端子(6b)、第三低压绕组接线端子(6c)、频域介电谱测试仪(7)、温度控制系统(8)、终端机(11)和绝缘油箱(9)组成，绝缘油箱(9)内装有绝缘油(10)，绝缘油(10)液面高度高过第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)顶部，第一高压绕组(1a)、第一绝缘纸(2a)、第一低压绕组(3a)组成依次为从外到内的同心圆，第一加热器(4a)置于第一低压绕组(3a)内部上方约1/3处，第二高压绕组(1b)、第二绝缘纸(2b)、第二低压绕组(3b)组成依次为从外到内的同心圆，第二加热器(4b)置于第二低压绕组(3b)内部上方约1/3处，第三高压绕组(1c)、第三绝缘纸(2c)、第三低压绕组(3c)组成依次为从外到内的同心圆，第三加热器(4c)置于第三低压绕组(3c)内部上方约1/3处，第一高压绕组(1a)、第二高压绕组(1b)、第三高压绕组(1c)下端线连在一起，第一高压绕组(1a)上端线接第一高压绕组接线端子(5a)，第二高压绕组(1b)上端线接第二高压绕组接线端子(5b)，第三高压绕组(1c)上端线接第三高压绕组接线端子(5c)，第一低压绕组(3a)下端线接第三低压绕组(3c)上端，第三低压绕组(3c)下端线接第二低压绕组(3b)上端，第二低压绕组(3b)下端线接第一低压绕组(3a)上端，第一低压绕组(3a)上端线接第一低压绕组接线端子(6a)，第二低压绕组(3b)上端线接第二低压绕组接线端子(6b)，第三低压绕组(3c)上端线接第三低压绕组接线端子(6c)，第一高压绕组接线端子(5a)、第二高压绕组接线端子(5b)、第三高压绕组接线端子(5c)连在一起，接至频域介电谱测试仪(7)的高压端，第一低压绕组接线端子(6a)、第二低压绕组接线端子(6b)、第三低压绕组接线端子(6c)连在一起，接至频域介电谱测试仪(7)的低压端，频域介电谱测试仪(7)连至终端机(11)，第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)分别连至温度控制系统(8)，温度控制系统(8)连至终端机(11)，终端机(11)将指令发送给温度控制系统(8)，温度控制系统(8)分别控制第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)，从而实现模拟变压器绕组绝缘不均匀老化的功能；第二步：不均匀老化绕组绝缘频域介电谱测试t₀时刻进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的参考频域介电谱曲线Y₀，测试频率点为f，f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，终端机(11)发送指令给温度控制系统(8)对第一加热器(4a)、第二加热器(4b)和第三加热器(4c)进行控制，分别给第一加热器(4a)、第二加热器(4b)、第三加热器(4c)设定温度T₁、T₂、T₃，进行加热，模拟变压器绕组绝缘不均匀老化，加热到t₁时刻进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y₁，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，加热到t₂时刻，进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y₂，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，加热到t₃时刻，进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y₃，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz，加热到t₄时刻，进行频域介电谱测试，开启频域介电谱测试仪(7)测试0.01Hz至1000Hz的频域介电谱曲线Y₄，测试频率点f依次为0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1000Hz；第三步：计算变压器绕组绝缘不均匀老化程度根据参考频域介电谱曲线Y₀和不均匀老化后的频域介电谱曲线Y_θ，获取特征点集合p₀和p_θ，p₀＝(x_0,j,y_0,j)                 (1)p_θ＝(x_θ,j,y_θ,j),θ＝1,2,3,4       (2)式中，x_0,j、x_θ,j是频域介电谱测试第j个频率点，y_0,j、y_θ,j是频域介电谱曲线上第j个频率点的值，j＝1，2，…，16；由特征点集合p₀和p_θ，计算斜率值集合k₀和k_θ：式中，i＝1，2，…，15；通过牛顿插值法对参考频域介电谱曲线Y₀和不均匀老化后频域介电谱曲线Y_θ进行拟合，得到参考频域介电谱曲线的数学模型F₀和不均匀老化后的频域介电谱曲线的数学模型F_θ，计算极化因子σ：将得到的斜率值集合k₀和k_θ，由傅里叶变换得到特征模型P₀和P_θ，分别取前10个点，计算变压器绕组绝缘老化的距离参数ρ：式中，μ_θ为特征模型P_θ前10个点的均值，μ₀为特征模型P₀前10个点的均值，s_θ为特征模型P_θ前10个点的标准差，s₀为特征模型P₀前10个点的标准差；计算变压器绕组绝缘不均匀老化程度参数β：式中，b_i为频域介电谱测试曲线获得的斜率值，n为斜率值集合k中的斜率值的个数。