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)進行準確評估，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現(xiàn)無損測量以及彌補傳統(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，提出一種能實現(xiàn)變壓器油紙絕緣老化和受潮狀態(tài)準確評估的介電響應(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，在實驗室通過加速熱老化和吸潮試驗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)場案例進行驗證。論文取得的主要創(chuàng)新性成果有：
　?、僭囼烌炞C了XY模型理論公式在實現(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，基于擴展Debye模型和Fourier變換計算方法，實現(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。
　?、厶崛×吮碚饔徒^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，并進一步利用主成分分析方法對特征量進行再提取，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