變壓器繞組固體絕緣中微氣泡放電機(jī)理與壽命分析.pdf

1、電力變壓器是輸變電裝備中最重要和最昂貴的設(shè)備之一，其運(yùn)行可靠性對整個電網(wǎng)安全運(yùn)行起至關(guān)重要的作用。電力變壓器由于絕緣缺陷引起擊穿的嚴(yán)重事故會帶來巨大的停電損失，并產(chǎn)生較大的維修費(fèi)用。因此，研究電力變壓器絕緣故障診斷具有十分重要的意義。
　　 本文結(jié)合實(shí)際中電力變壓器繞組環(huán)氧樹脂絕緣出現(xiàn)微氣泡缺陷的情況，利用電子顯微切片分析，構(gòu)建了與實(shí)際相符合的變壓器繞組固體絕緣微氣泡物理模型，通過對物理模型的仿真分析計算，研究固體絕緣微氣泡在變

2、壓器繞組額定電壓條件下電壓降的變化形式，并結(jié)合氣泡放電理論，分析了微氣泡產(chǎn)生局部放電(PD)的條件；對構(gòu)建的電力變壓器繞組試品，采用逐步升壓法和長期老化試驗(yàn)，結(jié)合局部放電脈沖電流法(IEC60270標(biāo)準(zhǔn))和超高頻(UHF)檢測法，獲取了大量的實(shí)驗(yàn)樣本，針對局部放電時域信號的特點(diǎn)，研究了適用于局部放電信號檢測的去噪算法；根據(jù)大量表征試品不同老化階段的局部放電數(shù)據(jù)，研究了固體絕緣微氣泡的老化特性；利用Weibull分布統(tǒng)計分析，得到了變壓器

3、繞組環(huán)氧樹脂材料中微氣泡缺陷下的壽命預(yù)測曲線或經(jīng)驗(yàn)壽命預(yù)測公式，為最終建立電力變壓器壽命評估奠定了理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)。取得的主要創(chuàng)新性成果有：
　　 ①對變壓器繞組試品的固體絕緣微氣泡缺陷進(jìn)行電子顯微鏡切片分析，首次構(gòu)建出了繞組絕緣微氣泡放電計算模型，用Ansoft Maxwell2D電磁場仿真軟件計算出了集中在氣泡上的電場強(qiáng)度，得到了不同大小、形狀、位置的起始放電電壓，結(jié)合氣體放電理論的巴申定律，給出了微氣泡產(chǎn)生局部放電的條件，用

4、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。
　　 ②首次構(gòu)建出電力變壓器繞組固體絕緣微氣泡缺陷模型和試品，搭建了相應(yīng)的試驗(yàn)研究裝置，提出了用逐步升壓法和長期老化法研究電力變壓器繞組老化特性的試驗(yàn)流程，試驗(yàn)得到了試品的初始放電電壓PDIV、擊穿電壓BV和四個電壓等級下的老化時間，證明了繞組絕緣存在不同尺寸微氣泡會產(chǎn)生不同大小的局部放電，提出了反映繞組絕緣各個老化階段的局部放電特征量，為研究微氣泡局部放電的電力變壓器繞組的老化特性提供了試驗(yàn)和方法

5、的支持。
　　 ③根據(jù)局部放電檢測中存在白噪和周期性窄帶干擾的特點(diǎn)，提出一種基于復(fù)小波變換抑制局部放電檢測的去噪算法，采用普通閾值和漸進(jìn)式SURE閾值處理方法，得到了局部放電信號最佳去噪效果；同時，結(jié)合去噪前后對局部放電波形的定量綜合評價，得出用復(fù)小波變換的WTR簡單信息具有最強(qiáng)提取局部放電信號幅值的能力，而WTRI復(fù)合信息具有最強(qiáng)提取局部放電信號相位的能力。
　　 ④通過對繞組絕緣微氣泡產(chǎn)生的局部放電放電量(qn)和相

6、位譜圖(PRPD)特征量分析，得出在逐步升壓試驗(yàn)過程中，局部放電放電量的變化趨勢可分成3個階段，PRPD表現(xiàn)出6種典型的模式；而在長期老化試驗(yàn)過程中，局部放電放電量的變化趨勢分2個階段，與逐步升壓法PRPD類似。因此，作者提出用逐步升壓法作為變壓器繞組微氣泡絕緣缺陷的老化試驗(yàn)方法，以局部放電量和相位譜圖特征量作為其老化壽命評估特征量。
　　 ⑤在逐步升壓法試驗(yàn)中，隨著試驗(yàn)電壓升高，微氣泡放電的超高頻成分逐漸增多；在長期老化試驗(yàn)中

7、，隨著老化時間增加，用UHF法檢測的局部放電信號相位譜圖信息比用脈沖電流法檢測的局部放電信號相位譜圖信息更加豐富。但研究發(fā)現(xiàn)，UHF檢測法的靈敏度要低于脈沖電流法，且放電量與UHF檢測的放電電壓幅值不完全存在對應(yīng)關(guān)系。因此，在對現(xiàn)場的電力變壓器局部放電檢測診斷中，應(yīng)綜合脈沖電流法和UHF檢測結(jié)果。
　　 ⑥電力變壓器繞組試品的局部放電試驗(yàn)結(jié)果服從二參數(shù)Weibull統(tǒng)計分布，構(gòu)建了用于微氣泡缺陷導(dǎo)致的繞組固體絕緣老化的Weibu