專利名稱：基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法
技術領域：
本發明涉及一種輸電檢測技術領域，尤其涉及的是一種基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法。
背景技術：
換流變壓器是特高壓直流輸電系統中的重要設備之一，其運行可靠性直接影響整個系統的安全運行。換流變壓器的嚴重事故既會導致自身的損壞，還會中斷電力供應，造成巨大的經濟損失。運行中的換流變壓器除承受交流電壓、雷電沖擊和操作過電壓外，還要承受直流、交流疊加直流及極性反轉電壓的作用。在這些電壓作用下，變壓器內部電場分布、絕緣材料擊穿特性、空間電荷的積聚與分布等都與普通變壓器存在很大的差異。換流變的主絕緣更容易在長期承受電場、熱等作用下發生劣化，引起換流變壓器絕緣性能下降；此外換流變壓器在直流電壓長期作用下，絕緣紙板會積聚大量的空間電荷，引起內部場強的畸變，嚴重時將導致絕緣的異常放電與擊穿。因此，利用現代測試技術和分析手段，深入研究能有效反映換流變壓器內部油紙絕緣老化狀態的特征參量，進而對變壓器預期壽命進行評估；以及研究主絕緣在老化過程中，由直流電場作用下引發的絕緣紙板內部空間電荷積聚和消散特性，了解換流變壓器老化過程中空間電荷的形成和發展，提高換流變壓器安全運行可靠性，減小事故發生率，已經成為電力行業和相關研究部門關注的熱點和迫切需要解決的技術難題。工程上通常采用測量由絕緣系統老化而引起的理化和電氣性能參數的變化來對變壓器絕緣老化狀態進行評估。理化參量主要包括絕緣紙聚合度或拉伸強度、油中溶解CO、C02生成總量及其比值、油中糠醛含量等，但這些方法在實際操作中都存在著不同的缺點及局限性，在實際工作中帶來很大的不便。而對于電氣參量，通常認為變壓器絕緣老化后只會直接導致其機械性能的下降，而諸如工頻介質損耗、工頻、脈沖擊穿電壓強度等電氣性能不會發生太大的變化。除此之外，國內外很多電力運行部門將繞組的熱點溫升作為評估變壓器壽命的主要依據[15]。但變壓器的老化狀態和剩余壽命絕不僅僅取決于繞組的熱點溫度。到目前為止，還沒有形成一套在現場實用的，能夠有效、真實并綜合地判斷電力變壓器主絕緣老化程度和剩余壽命的評估方法和系統。以介電響應為基礎的極化/去極化電流法(polarization and depolarizationcurrent, PDC)和頻域介電譜法(frequency domain spectroscopy, FDS)是無損的電氣診斷技術，具有環境干擾小、攜帶絕緣信息豐富以及實施起來簡便易行等優點，能夠彌補現有傳統化學診斷方法的不足，更適合于變壓器絕緣狀態的現場診斷。但目前我國在應用介電響應技術的診斷研究方面，還仍然停留在對傳統參數變化規律的分析層面，更為深入的研究尚未全面展開。此外由于換流變壓器功能的特殊性，在運行中需要長期承受直流電壓，絕緣紙板會積聚大量的空間電荷，它可以導致介質內部電場分布的畸變，對局部電場起到削弱或加強的作用，若電場畸變嚴重，將引起絕緣材料的擊穿和老化，直接影響絕緣系統的可靠性和安全性。已有的研究表明絕緣油性能、絕緣老化產物水分、測試溫度等對油紙絕緣的FDS和PDC特性有很大影響。對油紙絕緣介質在老化過程中絕緣油與絕緣紙性能對空間電荷形成及遷移的影響程度如何，未見深入研究報道。作為油紙絕緣老化產物且直接危害變壓器油紙絕緣性能的水分會對油紙介質的空間電荷產生何等影響，也尚未見研究報道。雖然去極化電流與油紙絕緣老化狀態有著直接的關系，但是，由于去極化電流隨著老化時間逐漸增大，但在后期變化并不明顯，因此為了探究油紙絕緣樣品的去極化電流與老化狀態的關系，需要尋找一個對油紙絕緣老化反映靈敏的特征參量。
發明內容
本發明的目的在于提供一種基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法，旨在解決現有技術中沒有一個能夠靈敏反映油紙絕緣老化的特征參量。本發明的技術方案如下:一種基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法，其特征在于，包括以下步驟:S1:對系統的極化/去極化電流進行測量；
S2:對極化/去極化電流的等效電路進行仿真，計算出等效電路模型的電路參數得出去極化電流；S3:對去極化電流進行平滑，擬合得到去極化電量；S4:建立老化時間于去極化電量特征參量的函數關系；
S5:結合礦物油紙絕緣加速熱老化的聚合度變化規律的一階動力學模型整合得到聚合度變化規律與去極化電量參數的關系。所述的基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法,其特征在于，去極化電量為去極化電流對測量時間的積分，其擬合公式為:
權利要求
1.一種基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:對系統的極化/去極化電流進行測量； 52:對極化/去極化電流的等效電路進行仿真，計算出等效電路模型的電路參數得出去極化電流； 53:對去極化電流進行平滑，擬合得到去極化電量； 54:建立老化時間于去極化電量特征參量的函數關系； S5:結合礦物油紙絕緣加速熱老化的聚合度變化規律的一階動力學模型整合得到聚合度變化規律與去極化電量參數的關系。
2.根據權利要求1所述的基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法，其特征在于，去極化電量為去極化電流對測量時間的積分，其擬合公式為:
3.根據權利要求1所述的基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法，其特征在于，所述的老化時間T與去極化電量特征參量A或C的函數關系式為:T=f (A)=L 23X 109A-51.33 ；T=f (C) =9.12X108C-43.36。
4.根據權利要求1所述的基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法，其特征在于，步驟S5中得到聚合度變化規律與去極化電量參數的關系式為:
5.根據權利要求1所述的基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法，其特征在于，在去極化電量測試之前要分別對絕緣油水分含量、電導率以及絕緣紙的水分含量分別進行測試。
全文摘要
本發明公開了一種基于時域介電響應的特征參量評估油紙絕緣老化狀態的方法，其步驟對系統的極化/去極化電流進行測量；對極化/去極化電流的等效電路進行仿真，計算出等效電路模型的電路參數得出去極化電流；對去極化電流進行平滑，擬合得到去極化電量；建立老化時間于去極化電量特征參量的函數關系；結合礦物油紙絕緣加速熱老化的聚合度變化規律的一階動力學模型整合得到聚合度變化規律與去極化電量參數的關系。采用本發明不僅操作簡單，而且靈敏度高，適合工程使用。
文檔編號G01N27/60GK103197171SQ20131006706
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者呂剛 申請人:中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司貴陽局