[发明专利]基于时域介电响应的特征参量评估油纸绝缘老化状态的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电检测技术领域，尤其涉及的是一种基于时域介电响应的特征参量评估油纸绝缘老化状态的方法。 

背景技术

换流变压器是特高压直流输电系统中的重要设备之一，其运行可靠性直接影响整个系统的安全运行。换流变压器的严重事故既会导致自身的损坏，还会中断电力供应，造成巨大的经济损失。运行中的换流变压器除承受交流电压、雷电冲击和操作过电压外，还要承受直流、交流叠加直流及极性反转电压的作用。在这些电压作用下，变压器内部电场分布、绝缘材料击穿特性、空间电荷的积聚与分布等都与普通变压器存在很大的差异。换流变的主绝缘更容易在长期承受电场、热等作用下发生劣化，引起换流变压器绝缘性能下降；此外换流变压器在直流电压长期作用下，绝缘纸板会积聚大量的空间电荷，引起内部场强的畸变，严重时将导致绝缘的异常放电与击穿。因此，利用现代测试技术和分析手段，深入研究能有效反映换流变压器内部油纸绝缘老化状态的特征参量，进而对变压器预期寿命进行评估；以及研究主绝缘在老化过程中，由直流电场作用下引发的绝缘纸板内部空间电荷积聚和消散特性，了解换流变压器老化过程中空间电荷的形成和发展，提高换流变压器安全运行可靠性，减小事故发生率，已经成为电力行业和相关研究部门关注的热点和迫切需要解决的技术难题。 

工程上通常采用测量由绝缘系统老化而引起的理化和电气性能参数的变化来对变压器绝缘老化状态进行评估。理化参量主要包括绝缘纸聚合度 或拉伸强度、油中溶解CO、CO2生成总量及其比值、油中糠醛含量等，但这些方法在实际操作中都存在着不同的缺点及局限性，在实际工作中带来很大的不便。而对于电气参量，通常认为变压器绝缘老化后只会直接导致其机械性能的下降，而诸如工频介质损耗、工频、脉冲击穿电压强度等电气性能不会发生太大的变化。除此之外，国内外很多电力运行部门将绕组的热点温升作为评估变压器寿命的主要依据[15]。但变压器的老化状态和剩余寿命绝不仅仅取决于绕组的热点温度。到目前为止，还没有形成一套在现场实用的，能够有效、真实并综合地判断电力变压器主绝缘老化程度和剩余寿命的评估方法和系统。 

以介电响应为基础的极化/去极化电流法(polarization and depolarization current，PDC)和频域介电谱法(frequency domain spectroscopy，FDS)是无损的电气诊断技术，具有环境干扰小、携带绝缘信息丰富以及实施起来简便易行等优点，能够弥补现有传统化学诊断方法的不足，更适合于变压器绝缘状态的现场诊断。但目前我国在应用介电响应技术的诊断研究方面，还仍然停留在对传统参数变化规律的分析层面，更为深入的研究尚未全面展开。此外由于换流变压器功能的特殊性，在运行中需要长期承受直流电压，绝缘纸板会积聚大量的空间电荷，它可以导致介质内部电场分布的畸变，对局部电场起到削弱或加强的作用，若电场畸变严重，将引起绝缘材料的击穿和老化，直接影响绝缘系统的可靠性和安全性。已有的研究表明绝缘油性能、绝缘老化产物水分、测试温度等对油纸绝缘的FDS和PDC特性有很大影响。对油纸绝缘介质在老化过程中绝缘油与绝缘纸性能对空间电荷形成及迁移的影响程度如何，未见深入研究报道。作为油纸绝缘老化产物且直接危害变压器油纸绝缘性能的水分会对油纸介质的空间电荷产生何等影响，也尚未见研究报道。 

虽然去极化电流与油纸绝缘老化状态有着直接的关系，但是，由于去极化电流随着老化时间逐渐增大，但在后期变化并不明显，因此为了探究 油纸绝缘样品的去极化电流与老化状态的关系，需要寻找一个对油纸绝缘老化反映灵敏的特征参量。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于时域介电响应的特征参量评估油纸绝缘老化状态的方法，旨在解决现有技术中没有一个能够灵敏反映油纸绝缘老化的特征参量。 

本发明的技术方案如下： 

一种基于时域介电响应的特征参量评估油纸绝缘老化状态的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

S1：对系统的极化/去极化电流进行测量； 

S2：对极化/去极化电流的等效电路进行仿真，计算出等效电路模型的电路参数得出去极化电流； 

S3：对去极化电流进行平滑，拟合得到去极化电量； 

S4：建立老化时间于去极化电量特征参量的函数关系； 

S5：结合矿物油纸绝缘加速热老化的聚合度变化规律的一阶动力学模型整合得到聚合度变化规律与去极化电量参数的关系。 

所述的基于时域介电响应的特征参量评估油纸绝缘老化状态的方法，其特征在于，去极化电量为去极化电流对测量时间的积分，其拟合公式为：