[发明专利]一种基于电介质响应的油纸绝缘微水含量测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于电介质响应的油纸绝缘微水含量测量方法，属于电力设备绝缘状态评估与寿命预测领域。

背景技术

电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防御系统中的关键设备。目前应用最广泛的电力变压器是油浸变压器，其油纸绝缘性能的优劣直接影响变压器的电气性能和运行寿命。水分是影响绝缘油和绝缘纸绝缘性能的一个重要因素。绝缘油中微量水分会降低绝缘系统的击穿电压和增加绝缘系统的介质损耗，当绝缘油中水分含量超过一定阈值时，设备的绝缘性能将大大降低。水分还将直接参与油纸纤维等高分子材料的化学降解反应，促使这些材料降解老化，从而加速绝缘系统各项性能的劣化。绝缘纸的热老化率与其中的水分含量成正比，纸中含水量每增加一倍其机械寿命就会减半。严重时可导致绝缘击穿、烧毁设备等事故，这是一个随变压器运行时间而逐渐发展的不可逆的过程。因此，油纸绝缘含水量的检测对变压器安全、稳定运行具有重要的意义。大部分的水分集中在绝缘纸板中，目前变压器绝缘油中的水分含量可以通过例行油样采集和试验室分析来检测，所采用的方法一般为库仑滴定法。但对于绝缘纸板中的微水含量并无法直接测得，只能借助变压器绝缘油中微水与绝缘纸板中微水的对应关系获取绝缘纸板中微水含量的信息。这些传统的油纸绝缘微水测试方法局限于单个信息，提供的绝缘信息十分少，只包含了微水的含量信息，而且所受的现场干扰因素多，具有无法建立变压器绝缘状态与测试结果对应关系的局限性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于电介质响应的油纸绝缘微水含量测量方法，可实现对油纸绝缘微水含量的有效、快捷检测。

本发明解决上述技术问题所采用的技术原理是基于绝缘材料的介电常数随电压频率变化而发生变化的这一固有特性，找出其微水含量与复介电常数以及测试电压频率、测试温度之间的一般函数关系式，然后，再将未知微水含量的油纸绝缘的复介电常数、测试电压频率和测试温度代入一般函数关系式，求出未知的微水含量。本发明根据上述技术原理所采用的具体技术方案包括以下步骤：

第一步骤，首先制备同一种型号不同微水含量的待测绝缘纸板试样，然后分别将各试样放置在平板电极传感器中，进行人工老化处理，并用变压器绝缘油浸渍后施加频率可调的正弦电压作为输入信号，测试每种输入信号和输出信号的电压增益M和相位差

第二步骤，将上述测试数据代入以下算式，计算被测试样的复介电常数ε^*：

复介电常数ε^*由两部分组成，其中，ε′、ε″为复介电常数的实部和虚部，为输入电压与输出电压之间的相位差、M为电压增益幅值M，R_T、C_T为测试单元模型参数，R_L、C_L为已知负载支路参数，d为平板电极传感器的间距，A为平板电极传感器驱动电极表面积。

第三步骤，根据上述第二步骤中获取的复介电常数ε^*，和施加电压频率f、环境温度(T)进行数据拟合，确定油纸绝缘微水含量m与复介电常数ε^*、施加电压频率f、环境温度T的通用函数关系式：

第一公式是：