CN102540029A - 一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于电力系统的油纸绝缘子电力设备局部放电监测技术领域的一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法。它包括以下步骤：1)针对待测设备所使用的油纸绝缘材料开展局部放电试验，获得油纸绝缘材料被击穿前特定时间段内局部放电脉冲的总放电量Q的概率分布密度函数；2)对待测设备的局部放电脉冲放电量统计，将油纸绝缘材料被击穿前特定时间段内所测到的待测设备的局部放电脉冲的总放电量q带入步骤1)的概率分布密度函数中，通过计算得出油纸绝缘设备的局部放电故障概率P(q)。本发明的有益效果为：本发明实现了利用局部放电信号的特征参数来诊断油纸绝缘局部放电故障概率的目的。

Description

一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法

技术领域

本发明属于电力系统的油纸绝缘子电力设备局部放电监测技术领域，尤其涉及一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法。

背景技术

油浸式电力变压器、油浸式电抗器等油纸绝缘电力设备是电力系统中的关键设备，作为输电网中的重要组成部分，担负着系统电能传递的重要任务，其运行的可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。从变压器损坏事故部位统计结果来看，变压器绕组是变压器损坏事故的主要损坏部位。局部放电是造成变压器绝缘故障的主要原因之一，局部放电是由于变压器出口或近区短路、结构设计不合理、制造工艺及材质控制不严、雷击、内部过电压和绝缘老化以及误操作或安装不当引起的。一台变压器在运行电压下，如果在不可恢复的绝缘中存在局部放电现象，这些微弱的放电能量可以慢慢损坏绝缘，随着时间的增长，可能会导致整个绝缘被击穿，引起严重损失。

对绝缘故障进行局部放电在线监测，能够连续、实时地反映出变压器内部的绝缘劣化状况，它是掌握变压器绝缘状况的重要手段之一。而目前人们对电气设备进行局部放电在线监测时，还不能很好地将局部放电信号的各种特征量的变化与所发生的绝缘故障的严重程度结合起来。目前能够做到的是：根据我国的国家标准GB1094.3-2003“电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙”的规定，在试验电压下的变压器的局部放电视在放电量大于300pC或者500pC时，可以将该变压器视为不合格产品。但是，目前还没有出现利用局部放电信号的特征参数来诊断油纸绝缘内部局部放电缺陷引发故障概率的标准、规程或者共识。

在实际变压器的绝缘监测中，采用符合GB7354-2003/IEC60270：2000标准的局部放电检测仪器和检测方法，对变压器的局部放电缺陷进行监测，通过对局部放电的发生、发展乃至最终击穿的整个过程进行全程监测，得到局部放电特征参数的发展变化规律，特别是临近击穿时局部放电视在放电量的信息，可以获得基于局部放电检测结果的绝缘缺陷引发击穿故障的概率。

首先，发明人建立了变压器油纸绝缘局部放电试验平台和放电模型(例如，球-板放电模型)，对局部放电模型施加长期的恒定幅值的工频高电压，直到击穿放电模型。建立的试验平台和放电模型符合GB7354-2003/IEC60270：2000标准。

其次，采用脉冲电流检测法检测放电模型的局部放电脉冲信号。采用不同的交流电压幅值，进行了大量的高压试验。对局部放电的发生、发展乃至最终击穿的整个过程进行全程监测。

再次，通过总结分析试验数据，发现浸油纸板中局部放电缺陷逐步扩大，最终引发击穿故障，在浸油纸板临近击穿时，局部放电脉冲的视在放电量显现出正态分布，不受外加电压的幅值和形式(恒定电压或者阶梯升压)的影响。图1是对2mm厚浸油纸板进行多次试验所获得的临近击穿时1秒钟内局部放电脉冲的视在放电量总和Q的概率分布。

最后，鉴于上述研究成果，可以认为，油纸绝缘材料在被击穿时局部放电脉冲的视在放电量基本恒定，因此可以通过对比脉冲视在放电量的大小来诊断绝缘临近击穿的程度。

发明内容

本发明针对上述缺陷公开了一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法，它包括以下步骤：

1)针对待测设备所使用的油纸绝缘材料开展局部放电试验，获得油纸绝缘材料被击穿前特定时间段内局部放电脉冲的总放电量Q的概率分布密度函数；

2)对待测设备的局部放电脉冲放电量统计，将测试时间段内所测到的待测设备的局部放电脉冲的总放电量q带入步骤1)的概率分布密度函数中，通过计算得出油纸绝缘设备的局部放电故障概率P(q)，测试时间段与特定时间段具有相同的时间长度。

所述待测设备为油浸式电力变压器或油浸式电抗器。

所述油纸绝缘材料为浸油纸板、浸油纸带或层压板。

所述特定时间段指能够表征油纸绝缘局部放电缺陷发展过程的时间。

所述特定时间段是指20毫秒-60秒的任意数值。

本发明的有益效果为：本发明实现了利用局部放电信号的特征参数来诊断油纸绝缘局部放电故障概率的目的。

附图说明

图1为对2mm厚浸油纸板进行多次试验所获得的临近击穿时1秒钟内局部放电脉冲的总放电量Q的概率分布。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法包括以下步骤：

1)针对待测设备所使用的油纸绝缘材料开展局部放电试验，获得油纸绝缘材料被击穿前特定时间段内局部放电脉冲的总放电量(即视在放电量总和)Q的概率分布密度函数；

2)对待测设备的局部放电脉冲放电量统计，将测试时间段内所测到的待测设备的局部放电脉冲的总放电量q带入步骤1)的概率分布密度函数中，通过计算得出油纸绝缘设备的局部放电故障概率P(q)，测试时间段与特定时间段具有相同的时间长度。

所述待测设备为油浸式电力变压器或油浸式电抗器。

所述油纸绝缘材料为浸油纸板、浸油纸带或层压板。

所述特定时间段指能够表征油纸绝缘局部放电缺陷发展过程的时间。

所述特定时间段是指为20毫秒-60秒的任意数值(例如20毫秒、1秒或10秒)。可以根据实际情况调节，例如，当脉冲频度较高时，可以选择较短的时间段。

实施例：

一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法包括以下步骤：

1)针对待测设备所使用的油纸绝缘材料开展大量的局部放电试验，获得油纸绝缘材料被击穿前1秒钟时间内局部放电脉冲的总放电量Q，结合Q显现正态分布规律的假设，通过现有的参数估计方法，获得Q的正态分布参数(平均值和标准差)，形成其概率分布密度函数，如图1所示。图中横坐标是Q，单位为毫库，纵坐标是概率。Q的期望值为4.1083毫库，方差为8.0674，对应的概率密度分布函数为：

$f\left(Q\right)=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}{\mathrm{\σ}}^2}}{e}^{-\frac{{(Q-\mathrm{\μ})}^2}{{2\mathrm{\σ}}^2}}=0.1405e^{-0.062{(Q-4.1083)}^2}$

其中：f(Q)是油纸绝缘材料被击穿前1秒钟时间内局部放电脉冲的总放电量Q的概率密度，σ是油纸绝缘材料被击穿前1秒钟时间内局部放电脉冲的总放电量Q的标准差、μ是油纸绝缘材料被击穿前1秒钟时间内局部放电脉冲的总放电量Q的平均值(期望值)。

2)对待测设备的局部放电脉冲放电量统计，在油纸绝缘材料被击穿前1秒钟时间内，将所测到的待测设备的局部放电脉冲的总放电量q带入步骤1)的概率分布密度函数中，通过计算得出油纸绝缘设备的局部放电故障概率P(q)，其计算公式为：

$p\left(q\right)={\∫}_0^{q}0.1405e^{-0.062{(Q-4.1083)}^2}\mathrm{dQ}$

上式中，P(q)亦为Q小于q的累积概率。

例如，当q等于4.1083毫库时，将q带入公式(2)可得：P(4.1083)＝0.5

即，当q等于4.1083毫库时，待测设备发生局部放电击穿故障的概率是50％。依次类推，可以计算出任一q值所对应的局部放电故障概率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)针对待测设备所使用的油纸绝缘材料开展局部放电试验，获得油纸绝缘材料被击穿前特定时间段内局部放电脉冲的总放电量Q的概率分布密度函数；

2)对待测设备的局部放电脉冲放电量统计，将测试时间段内所测到的待测设备的局部放电脉冲的总放电量q带入步骤1)的概率分布密度函数中，通过计算得出油纸绝缘设备的局部放电故障概率P(q)，测试时间段与特定时间段具有相同的时间长度。

2.根据权利要求1所述的一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法，其特征在于，所述待测设备为油浸式电力变压器或油浸式电抗器。

3.根据权利要求1所述的一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法，其特征在于，所述油纸绝缘材料为浸油纸板、浸油纸带或层压板。

4.根据权利要求1所述的一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法，其特征在于，所述特定时间段指能够表征油纸绝缘局部放电缺陷发展过程的时间。

5.根据权利要求1所述的一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法，其特征在于，所述特定时间段是指20毫秒-60秒的任意数值。

Images