基于Havriliak-Negami模型的油紙絕緣電力設(shè)備絕緣老化狀態(tài)評估方法
【專利摘要】基于Havriliak-Negami模型的油紙絕緣電力設(shè)備絕緣老化狀態(tài)評估方法，步驟為：1）按儀器說明接線；2）參數(shù)設(shè)置；3）測試結(jié)束，通過解譜獲取頻域特征參數(shù)fp；4）根據(jù)頻域特征參數(shù)fp和油紙絕緣溫度T，帶入指定公式，計(jì)算并判斷其絕緣老化狀態(tài)，即DP值；6）當(dāng)油浸紙平均聚合度下降到500時，油紙絕緣電力設(shè)備整體絕緣處于壽命中期；當(dāng)平均聚合度下降到250時，即可判定油紙絕緣電力設(shè)備壽命已經(jīng)終止；當(dāng)聚合度下降到150時，絕緣紙的機(jī)械強(qiáng)度為零。本發(fā)明不吊芯、不破壞絕緣材料，不用取樣，可以準(zhǔn)確評估絕緣紙平均聚合度DP值，判斷油紙絕緣老化狀態(tài)。
【專利說明】基于Havri I i ak-Negam i模型的油紙絕緣電力設(shè)備絕緣老化狀態(tài)評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力變壓器的絕緣狀態(tài)診斷與壽命評估領(lǐng)域，涉及一種基于Havriliak-Negami模型的油紙絕緣電力設(shè)備絕緣老化狀態(tài)評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油紙復(fù)合絕緣是一種重要和優(yōu)良的絕緣組合方式，一直被成功用于大型變壓器、套管、互感器、電容器、電纜等電力設(shè)備。在油紙絕緣電力變壓器行過程中，其油紙絕緣長期承受熱、電、機(jī)械、化學(xué)等多種外部應(yīng)力作用，導(dǎo)致自身絕緣和機(jī)械性能逐漸下降并可能造成故障。因此，準(zhǔn)確診斷電力變壓器油紙絕緣系統(tǒng)的老化狀態(tài)，對預(yù)測電力變壓器的壽命至關(guān)重要，也是實(shí)現(xiàn)變壓器狀態(tài)維護(hù)的前提和基礎(chǔ)。
[0003]為了維護(hù)電力變壓器的安全運(yùn)行，長期以來電力系統(tǒng)通過定期進(jìn)行常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)的方法對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(DL/T596-1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》)，該方法在幾十年的應(yīng)用過程中發(fā)揮了重要的作用。但近年來隨著能源短缺、負(fù)荷增加以及維修費(fèi)用減少等因素的影響，原有的預(yù)防性試驗(yàn)由于檢修周期長、缺乏真實(shí)性，存在維修不足或超量現(xiàn)象，逐漸向狀態(tài)維修體制轉(zhuǎn)化，但在實(shí)際執(zhí)行中，如何對設(shè)備的絕緣狀況和剩余壽命進(jìn)行很好的評估，仍存在不少問題。
[0004]目前判斷電力變壓器絕緣老化的方法主要有:張應(yīng)力測量、聚合度(DP)測量、溶解氣體分析(DGA)檢測法、糠醛判據(jù)等。張應(yīng)力測量、聚合度測量都需要停電采集紙樣，無法及時發(fā)現(xiàn)固體絕緣的老化趨勢；DGA檢測法也是IEC標(biāo)準(zhǔn)中推薦的方法之一，但是由于油經(jīng)熱分解后也會產(chǎn)生分解氣體，并且油是由相對小的烷烴類物質(zhì)組成的，更容易分解出氣體成分，因此通常的做法是結(jié)合其它參數(shù)的測量對固體絕緣老化程度做出判斷，以確定結(jié)果的準(zhǔn)確性?？啡┡袚?jù)是目前應(yīng)用較為廣泛的一種方法，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程DLT596-1996的修訂說明中指出油中糠醛含量與代表絕緣紙老化的聚合度之間有較好的線性關(guān)系。值得注意的是，糠醛類物質(zhì)是在纖維素發(fā)生各種復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)后生成的一種相對穩(wěn)定的產(chǎn)物，并最終形成了一種在紙上、油中生成和分解的平衡狀態(tài)，這種平衡狀態(tài)很容易受到其它因素的影響而發(fā)生變化，特別是溫度的影響。在油紙絕緣電力設(shè)備使用過程中，季節(jié)的不同、甚至負(fù)荷的變化，都會使其內(nèi)部絕緣溫度發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致糠醛質(zhì)量濃度也發(fā)生變化。有些研究者發(fā)現(xiàn)在絕緣紙溫度升高的初始階段，糠醛質(zhì)量濃度會發(fā)生較大變化，上述線性關(guān)系是在實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)格模擬老化的基礎(chǔ)上得出的，沒有考慮電力變壓器實(shí)際運(yùn)行溫度是經(jīng)常變化波動的。
[0005]現(xiàn)有的測試方法，電力變壓器絕緣老化狀態(tài)評估方法中需要將變壓器進(jìn)行吊芯處理才能提取絕緣紙樣，操作程序復(fù)雜且可能破壞變壓器絕緣，而且當(dāng)絕緣紙樣選取的區(qū)域不同會帶來老化評估的誤差的技術(shù)問題，
[0006]本文基于所提的Havriliak-Negami模型，提出了能夠反映絕緣狀況的特征量，并給出了基于該特征量來判斷被測設(shè)備的絕緣老化狀態(tài)，其具體操作為:給被測試絕緣施加變頻電壓激勵，同時測量電流，然后根據(jù)不同頻率下的電壓和電流計(jì)算得到對應(yīng)頻率下的復(fù)電容，如附圖1所示，利用本文所提Havriliak-Negami模型,得到對應(yīng)的特征參數(shù)，利用該特征參數(shù)進(jìn)一步獲得被測絕緣的聚合度DP值，從而判斷被測絕緣的老化狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對電力變壓器絕緣老化狀態(tài)評估方法中需要將變壓器進(jìn)行吊芯處理才能提取絕緣紙樣，操作程序復(fù)雜且可能破壞變壓器絕緣，而且當(dāng)絕緣紙樣選取的區(qū)域不同會帶來老化評估的誤差的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于Havriliak-Negami模型的電力變壓器頻域介電譜絕緣老化狀態(tài)評估方法，該法可在不吊芯、不破壞絕緣材料，不用取樣的前提下分析油紙絕緣老化狀態(tài)，為準(zhǔn)確評估電力變壓器絕緣性能和預(yù)測剩余壽命提供可靠依據(jù)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:基于Havriliak-Negami模型的油紙絕緣電力設(shè)備絕緣老化狀態(tài)評估方法，包括如下步驟，
[0009]1)測試設(shè)備參數(shù)設(shè)置，根據(jù)被測試設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，選取和設(shè)置頻域介電譜測試儀的參數(shù)，包括測試電源的交流電壓峰值umax，最高測試頻率fH和最低測試頻率fV ；
[0010]2)采樣測量及解譜，測量采樣自動進(jìn)行，測量得到電力變壓器油紙復(fù)合絕緣的復(fù)介電常數(shù)，包括復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部ε丨和虛部ε "，采用Havriliak-Negami模型方程，對實(shí)測得到的復(fù)介電常數(shù)進(jìn)行擬合，進(jìn)而從中提取所需特征量，Havriliak-Negami模型方程所表示的復(fù)介電常數(shù)如下式，
[0011]
【權(quán)利要求】
1.基于Havriliak-Negami模型的油紙絕緣電力設(shè)備絕緣老化狀態(tài)評估方法,其特征在于:包括如下步驟，1)測試設(shè)備參數(shù)設(shè)置，根據(jù)被測試設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，選取和設(shè)置頻域介電譜測試儀的參數(shù)，包括測試電源的交流電壓峰值Umax，最高測試頻率fH和最低測試頻率4 ；2)采樣測量及解譜，測量采樣自動進(jìn)行，測量得到電力變壓器油紙復(fù)合絕緣的復(fù)介電常數(shù)，包括復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部ε '和虛部ε "，采用Havriliak-Negami模型方程，對實(shí)測得到的復(fù)介電常數(shù)進(jìn)行擬合，進(jìn)而從中提取所需特征量，Havriliak-Negami模型方程所表示的復(fù)介電常數(shù)如下式，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Havriliak-Negami模型的油紙絕緣電力設(shè)備絕緣老化狀態(tài)評估方法，其特征在于:所述步驟1)中測試設(shè)備參數(shù)設(shè)置:設(shè)定交流電源電壓峰值Umax=200V，最高測試頻率fH=5kHz，最低測試頻率4=lmHZ，即可完成測試工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Havriliak-Negami模型的油紙絕緣電力設(shè)備絕緣老化狀態(tài)評估方法，其特征在于:所述步驟1)中測試設(shè)備參數(shù)設(shè)置:設(shè)定交流電源電壓峰值Umax=100V，最高測試頻率fH=lkHZ，最低測試頻率4=lmHz，即可完成測試工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Havriliak-Negami模型的油紙絕緣電力設(shè)備絕緣老化狀態(tài)評估方法，其特征在于:所述步驟3)中計(jì)算公式中Pl-P7具體參數(shù)為:p1為3.038X 103，p2 為-4.675 X 104，p3 為 2.683 X 104，p4 為-6.81 X 102，P5 為-1.26 X 10-1，P6 為 6.8 X 10-3，Ρ7 為-1.01X10'
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Havriliak-Negami模型的油紙絕緣電力設(shè)備絕緣老化狀態(tài)評估方法，其特征在于:所述頻域介電譜測試儀采用DIRANA-FDS絕緣診斷分析儀。
【文檔編號】G01R31/12GK103698668SQ201310667640
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】孫新寬, 李向琴, 湯明杰 申請人:濟(jì)源市科靈電器有限責(zé)任公司