[发明专利]一种变压器绝缘纸水分含量评估研究的实验方法

摘要

由于受老化状态和环境因素的影响，变压器绝缘纸中的水分处于暂态分布状态，工程中通过测量绝缘油中的水分含量推算绝缘纸中水分含量以及测量变压器工频介损的方法均无法准确获取变压器绝缘纸中的水分含量，因此无法有效评估变压器绝缘纸的绝缘性能，本发明公开了一种变压器绝缘纸水分含量评估研究的实验方法，根据本发明公开的评估方法，能获取不同温度下不同老化状态变压器绝缘纸中的水分分布并能计算出变压器绝缘纸中的平均水分含量，从而能有效评估变压器绝缘纸的绝缘性能。

主权项

1.一种变压器绝缘纸水分含量评估研究的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：搭建实验平台变压器绝缘纸水分含量研究实验平台主要由绝缘油箱(1)、绝缘油(2)、托架(3)、支架(4)、变压器绝缘纸(5)、终端机(6)、温度传感器(7)、水分传感器(8)、搅拌器(9)、加热片(10)、温控系统(11)组成，变压器绝缘纸(5)置于托架(3)上，托架(3)由支架(4)固定在绝缘油箱(1)里，绝缘油箱(1)中填充绝缘油(2)，绝缘油(2)没过变压器绝缘纸(5)，搅拌器(9)和加热片(10)安装在绝缘油箱(1)底部，温度传感器(7)安装在绝缘油箱(1)左下方，温度传感器(7)、搅拌器(9)、加热片(10)分别与温控系统(11)相连，温控系统(11)与终端机(6)相连，实现对绝缘油箱(1)的温度控制，水分传感器(8)安装在绝缘油箱(1)右下方，水分传感器(8)与终端机(6)相连，实现对绝缘油(2)中水分含量的监测；第二步：变压器绝缘纸加速热老化终端机(6)设置加速热老化温度为130℃，控制温控系统(11)开启加热片(10)对绝缘油(2)加热，同时开启搅拌器(9)使绝缘油(2)温度均匀，温度传感器(7)监测绝缘油(2)的温度，并将监测到的温度回传至终端机(6)，终端机(6)通过温度传感器(7)传输的绝缘油(2)的温度实时控制温控系统(11)使得绝缘油(2)的温度保持在预设老化温度130℃，对变压器绝缘纸(5)进行加速热老化；第三步：测试变压器绝缘纸聚合度完成变压器绝缘纸(5)的加速热老化后，对绝缘油箱(1)内的绝缘油(2)取样，测试绝缘油(2)的糠醛含量furfural，根据油纸绝缘系统稳态关系获得变压器绝缘纸(5)的聚合度DP，由糠醛含量计算变压器绝缘纸(5)聚合度的表达式为：第四步：测量绝缘油中的水分含量开启温控系统(11)使绝缘油箱(1)内的绝缘油(2)保持恒定温度T，根据绝缘油(2)中的水分传感器(8)获取绝缘油中的水分含量C_oil；第五步：计算变压器绝缘纸油纸界面处的水分含量通过第四步中得到的绝缘油(2)中的水分含量C_oil，采用式(2)计算变压器绝缘纸(5)油纸界面处的水分含量C_boundary；式中，p_v为水汽分压，p_v表达式为：第六步：构建变压器绝缘纸水分扩散模型根据第五步中计算得到的变压器绝缘纸(5)油纸界面处的水分含量C_boundary，设置水分扩散模型边界条件，采用式(4)计算变压器绝缘纸(5)中的水分扩散系数，构建变压器绝缘纸(5)中的水分扩散模型；式中，l为变压器绝缘纸(5)的厚度，单位为mm，C为变压器绝缘纸(5)中的水分含量，单位为％；第七步：获取变压器绝缘纸中的水分分布基于第六步中建立的变压器绝缘纸(5)的水分扩散模型结合式(5)得到t时间后的变压器绝缘纸(5)沿厚度方向的水分分布C_paper(x,t)；第八步：计算变压器绝缘纸平均水分含量根据第七步中得到的变压器绝缘纸(5)的水分分布，采用式(6)计算出变压器绝缘纸(5)中的平均水分含量C_paper,avg：