[发明专利]一种利用复介电常数初始斜率评估绝缘纸中水分含量的方法

权利要求书

1.一种利用复介电常数初始斜率评估绝缘纸中水分含量的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：定义复介电常数实部εˊ随频率变化曲线在频率点f＝10^-4Hz时的初始变化率k_c为复介电常数实部的初始斜率，通过k_c来预测油浸式变压器中绝缘纸的受潮程度；

步骤2：采用三电极装置模拟油浸式变压器的内部绝缘结构，记录结构参数，通过频域介电谱测量仪获取绝缘纸的复电容参数，通过电容参数与介电常数及绝缘结构的计算公式获取复介电常数实部εˊ随频率的变化曲线，计算在频率点f＝10^-4Hz时的初始变化率绝对值|k_c|；

步骤3：在实验室中通过自然吸潮的方法制备了五组水分含量不同的绝缘纸样本，测量并计算复介电常数实部εˊ初始变化率的绝对值|k_c|，分析|k_c|与绝缘纸受潮程度间的量化关系；

步骤4：经数据拟合|k_c|与绝缘纸水分含量M获得指数拟合关系函数表达式，其函数关系式为|k_c|＝21770·exp(0.4372M)，该式说明初始变化率绝对值|k_c|越小，绝缘纸中含水量也越小，变压器内部的绝缘程度越好，利用|k_c|量化评估变压器绝缘纸的含水量。

2.根据权利要求1所述一种利用复介电常数初始斜率评估绝缘纸中水分含量的方法，其特征在于：所述步骤1中，定义测试频率f＝10^-4Hz时，εˊ的初始变化率绝对值为|k_c|，初始斜率|k_c|＝dεˊ/df，由于|k_c|的取值范围在低频段内，其值取决于绝缘油纸内部快速极化的建立过程，而电介质中的极化弛豫过程又与其内部水分子含量密切相关，因此将|k_c|用于变压器油纸绝缘的受潮程度评估当中。

3.根据权利要求1所述一种利用复介电常数初始斜率评估绝缘纸中水分含量的方法，其特征在于：所述步骤1中，提出复介电常数实部频域介电谱曲线在频率点f＝10^-4Hz时的初始变化率k_c，对绝缘油纸样本进行频域介电谱测试，得到其复介电常数实部频域谱曲线的前7个实测数据点，通过曲线拟合得到前7个数据点的线性关系式，之后将频率f＝10^-4Hz代入求得初始变化率k_c，k_c反映了绝缘油纸内部快速极化的建立过程，这类极化建立过程主要取决于油纸绝缘介质中的水分子含量，能够用来评估油浸式变压器油纸绝缘整体的受潮状态。

4.根据权利要求1所述一种利用复介电常数初始斜率评估绝缘纸中水分含量的方法，其特征在于：所述步骤2中，实验室中使用三电极装置模拟油浸式变压器的内部绝缘结构，在室温下进行测量；在绝缘纸水分试品的制备过程中，实验材料采用厚0.5mm，半径为65mm的纤维素牛皮绝缘纸圆片和25#美力高变压器绝缘油，将干燥后的绝缘纸暴露于空气中自然吸潮，每时隔半小时用精密电子秤进行一次称重，通过计算吸潮前后绝缘纸圆片的质量制备出水分含量M分别为0.7％，1.3％，2.5％，3.4％，4.2％的五组绝缘纸试品，每组试品由五张绝缘纸圆片叠合而成。

5.根据权利要求1所述一种利用复介电常数初始斜率评估绝缘纸中水分含量的方法，其特征在于：所述步骤2中，测量仪器选用美国Megger公司生产的IDAX-300介电响应测试仪，在室温下进行测试，在绝缘纸水分试品的制备过程中，实验材料采用厚约0.5mm，半径为65mm的纤维素牛皮绝缘纸圆片和25#美力高变压器绝缘油，将干燥后的绝缘纸暴露于空气中自然吸潮，每时隔半小时用精密电子秤进行一次称重，通过计算吸潮前后绝缘纸圆片的质量制备出水分含量M分别为0.7％，1.3％，2.5％，3.4％，4.2％的五组绝缘纸试品，每组试品由五张绝缘纸圆片叠合而成；

测试设备参数设置方法：设定交流电源电压最大值U_max＝200V，最高测试频率f_H＝4kHz，最低测试频率f_L＝0.1mHz，即可进行数据测量。

6.根据权利要求1所述一种利用复介电常数初始斜率评估绝缘纸中水分含量的方法，其特征在于：所述步骤4中，含水量M与k_c间的函数关系式为：

|k_c|＝2.177×10⁴·exp(0.4372M)

将实测变压器油纸绝缘的k_c代入上式即可得出M的值，从而可对油纸绝缘的受潮状态进行初步预测及评估。