基于介電指紋特征識別的變壓器主絕緣老化與受潮狀態(tài)評估研究.pdf

1、變壓器是電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電壓變換、電能傳輸和分配的關(guān)鍵設(shè)備。對變壓器絕緣狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評估，從而制定有效的檢修或者更換策略，盡可能延長其使用壽命已成為電力部門亟待解決的難題。基于介電弛豫理論的極化去極化電流法和頻域介電譜法由于可以實(shí)現(xiàn)無損測量以及彌補(bǔ)傳統(tǒng)理化和電氣參量診斷方法的不足，被國內(nèi)外學(xué)者廣泛應(yīng)用到油浸式電力設(shè)備尤其是變壓器的絕緣狀態(tài)診斷領(lǐng)域中。但目前基于介電響應(yīng)技術(shù)的變壓器絕緣狀態(tài)評估大多側(cè)重于對絕緣受潮程度的分析，鮮見用于現(xiàn)場變壓

2、器老化狀態(tài)的評估，并且在評估絕緣受潮程度時通常忽略了老化狀態(tài)的影響。因此，提出一種能實(shí)現(xiàn)變壓器油紙絕緣老化和受潮狀態(tài)準(zhǔn)確評估的介電響應(yīng)新方法將具有重要的理論研究和工程實(shí)際應(yīng)用價值。
　　本文首先通過對油紙復(fù)合絕緣模型和油浸絕緣紙板的介電響應(yīng)進(jìn)行測試，深入分析了變壓器主絕緣系統(tǒng)與油浸絕緣紙板時頻域介電譜之間的等效轉(zhuǎn)換關(guān)系；其次，在實(shí)驗(yàn)室通過加速熱老化和吸潮試驗(yàn)制備出大量不同老化和受潮狀態(tài)的油浸絕緣紙板樣品，在不同溫度下開展時頻域介電

3、響應(yīng)測試，分析老化和受潮狀態(tài)對其時頻域介電特性以及活化能的影響，并提取可以表征油浸絕緣紙板老化和受潮狀態(tài)介電指紋特征；最后提出一套針對現(xiàn)場變壓器主絕緣老化和受潮狀態(tài)評估的方法，并采用現(xiàn)場案例進(jìn)行驗(yàn)證。論文取得的主要創(chuàng)新性成果有：
　?、僭囼?yàn)驗(yàn)證了XY模型理論公式在實(shí)現(xiàn)變壓器主絕緣系統(tǒng)與油浸絕緣紙板頻域介電譜之間等效轉(zhuǎn)換的有效性，并在此基礎(chǔ)上，基于擴(kuò)展Debye模型和Fourier變換計算方法，實(shí)現(xiàn)了油浸絕緣紙板時頻域介電譜的相互轉(zhuǎn)

4、換，有效解決了通過傳統(tǒng)時域介電響應(yīng)測試無法獲取變壓器主絕緣系統(tǒng)中油浸絕緣紙板時域介電特性的難題。
　?、谘芯康玫搅死匣褪艹睜顟B(tài)綜合作用對油浸絕緣紙板時頻域介電特性以及活化能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，在評估油浸絕緣紙板的老化和受潮時，如果不考慮兩者的綜合作用，會引起高達(dá)34％的水分評估誤差或者53%的老化評估誤差；雙因素方差分析表明老化和受潮對油浸絕緣紙板活化能沒有呈現(xiàn)顯著影響，可利用平均活化能(0.95eV)來提高主曲線技術(shù)在消除溫

5、度對頻域介電譜影響的普適性。
　　③提取了表征油浸絕緣紙板老化和受潮狀態(tài)的介電指紋特征。通過從極化電流曲線以及修正的 Co le–Co le模型參數(shù)中提取對油浸絕緣紙板老化和受潮狀態(tài)敏感的時頻域介電特征參量，考慮老化和受潮綜合作用對介電響應(yīng)的影響，引入理化特征參量對狀態(tài)加以輔助區(qū)分，并進(jìn)一步利用主成分分析方法對特征量進(jìn)行再提取，形成的介電指紋特征可以對老化和受潮狀態(tài)進(jìn)行量化表征。
　　④提出了一種基于介電指紋特征識別的變壓器