CN102818974A - 一种评估变压器主绝缘老化程度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种评估变压器主绝缘老化程度的方法，包括以下步骤：首先现场测量变压器主绝缘的复电容频域谱C^*(ω)和油电导率σ，收集变压器主绝缘结构参数，并传输到数据处理装置；然后对复电容频域谱进行计算，得到变压器主绝缘纸板的介质损耗因数频域谱；最后采用基于频域介电特征参量对变压器主绝缘状态进行评估。本发明考虑了测量温度、主绝缘结构、油电导率等众多因素的影响，对油浸式变压器具有广泛适用性。本发明弥补了传统化学和电气方法的不足，既能诊断变压器主绝缘水分含量，同时又能评估绝缘老化状态，并且可直接用于现场诊断，具有无损、简便、可移植等优点。

Description

一种评估变压器主绝缘老化程度的方法

技术领域

本发明涉及电气设备绝缘老化与寿命预测领域，特别涉及一种油浸式电力变压器油纸绝缘老化状态的评估方法。

背景技术

电力变压器是电能传输和配送过程中能量转换的核心，是电网安全运行中最重要的设备之一。变压器油纸绝缘系统在长期运行中受到温度、水分、氧气等因素联合作用而逐渐劣化，导致其电气性能和机械性能下降，从而危及变压器乃至整个电网的安全运行。目前，我国已有较多大型变压器运行年限超过20年，达到设计使用寿命的晚期。如何准确评估变压器绝缘的老化状况，提高变压器的安全运行水平已成为电力部门亟待解决的技术难题。国内外学者对变压器油纸绝缘老化状态评估方法展开了大量研究，目前工程上通常采用由绝缘老化引起的理化参数和电气性能参数的变化来进行评估。理化参数中，聚合度和拉伸强度最能真实反映油纸绝缘的老化强度，但测量时需要对变压器进行吊罩，从绕组几处最有代表性的部位取样，实施起来不仅难度大，而且会对绝缘造成损伤。油中溶解气体和糠醛含量虽然可以间接反映绕组绝缘的机械性能，但由于变压器中途滤油、绝缘材料使用差异等因素的影响，测试结果无法可靠反映绝缘状况，只能作为状态评估的参考。电气性能参数方面，长期以来，电力系统部门只将绝缘电阻、极化指数及介质损耗因数等参数作为变压器受潮状况的诊断方法。直到上世纪90年代，依然没有利用电诊断的方法对变压器老化状态诊断的系统研究。由于上述理化性能参量在测量和使用方面的缺陷，寻找能够有效反映变压器绝缘老化状态的新特征量及评估技术手段逐渐受到国内外学者的重视。

以介电响应理论为基础频域介电谱（FDS）技术是一种无损的电气诊断方法，具有携带信息丰富，抗干扰能力强，操作简便等优点，适合于现场测量和诊断，而且其可以对变压器油和绝缘纸的绝缘状态分别评估，具有广阔的应用前景。目前，国际上利用介电响应方法对变压器油纸绝缘状况现场评估的研究成果主要体现在对绝缘纸水分含量和油电导率的无损诊断，目前国外已开发出能应用于变压器介电性能现场测试的IDA200、DIRANA等设备。对于绝缘老化状况评估研究，目前已证实绝缘老化与频域介电谱具有较强的相关关系，但依然局限于实验室内的探索研究，并未用于大型电力变压器的老化诊断，并且油纸绝缘的频域谱容易受到水分、温度等因素的影响，特别是如何区分水分和老化对油纸绝缘介电性能的影响，对绝缘纸板的水分含量和老化状态分别进行有效评估一直是国内外研究的难点。

因此急需一种可应用于现场的既能诊断变压器主绝缘水分含量，同时又能评估绝缘老化状态的新方法。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种可应用于现场的既能诊断变压器主绝缘水分含量，同时又能评估绝缘老化状态的新方法（特征量）。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种评估变压器主绝缘老化程度的方法，包括以下步骤：

1）现场测量变压器主绝缘的复电容频域谱C^*(ω)和油电导率σ，收集变压器主绝缘结构参数，并传输到数据处理装置；

2）数据处理装置对复电容频域谱进行计算，得到变压器主绝缘纸板的介质损耗因数频域谱；

3）采用基于频域介电特征参量对变压器主绝缘状态进行评估。

进一步，所述步骤1）包括如下步骤：

11）步骤1）所述主绝缘为同铁芯相邻绕组间油纸绝缘；

12）步骤1）所述油电导率为在变压器顶层油温下T测得的直流电导率σ(T)；

13）步骤1）所述主绝缘结构参数主要包括：主绝缘扇形区的个数n、主绝缘纸筒总厚度

纸筒间撑条宽度s、中/低压绕组外侧与铁芯圆心的距离r₁，中/高压绕组内侧与铁芯圆心的距离r₂和被绝缘纸板环绕的高、中、低压绕组高度h，其中，b_n表示第n层主绝缘纸板的厚度。

进一步，所述步骤2）包括如下步骤：

21）所述主绝缘结构几何电容C₀按照公式（1）计算；

C₀=2πhε₀/ln(r₂/r₁)                        （1）

其中，ε₀表示真空介电常数，其大小为8.85×10^-12法拉/米；当所述主绝缘为中、低压绕组间绝缘时，r₁表示低压绕组外侧与铁芯圆心的距离，r₂表示中压绕组内侧与铁芯圆心的距离，h表示被绝缘纸板环绕的低压绕组高度；当所述主绝缘为高、中压绕组间绝缘时，r₁表示中压绕组外侧与铁芯圆心的距离，r₂表示高压绕组内侧与铁芯圆心的距离，h表示被绝缘纸板环绕的中压绕组高度；

22）所述主绝缘结构X、Y值按照公式（2）计算；

X＝B/d、Y＝ns/(2π(r₁+r₂)/2)            （2）

其中，B表示主绝缘纸筒总厚度，d表示主绝缘总厚度，且d＝r₂-r₁，X表示主绝缘纸筒总厚度与主绝缘总厚度之比，Y表示纸筒间撑条总宽度与主绝缘平均周长之比；

23）所述变压器主绝缘的复介电常数频域谱

按照公式（3）计算：

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{tot}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)=C^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)/C_0---\left(3\right)$

24）所述变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱

按照公式（4）计算：

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{tot}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1-Y}{\frac{1-X}{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{oil}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)}+\frac{X}{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{PB}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)}}+Y*{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{PB}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)---\left(4\right)$

其中，

表示变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱，

表示变压器油的复介电常数频域谱；

25）所述公式（3）中绝缘油复介电常数频域谱

按照公式（5）计算：

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{oil}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)=2.2-j\frac{\mathrm{\σ}\left(T\right)}{{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ω}}---\left(5\right)$

26）所述实验温度T下变压器主绝缘纸板的介质损耗因数频域谱tanδ_T(ω)按照公式（6）计算：

tanδ_T(ω)=ε″(ω)/ε′(ω)            （6）

其中，ε″(ω)表示变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱的虚部，ε′(ω)表示变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱的实部；

27）主曲线温度T₀下变压器主绝缘纸板的介质损耗因数频域谱tanδ_T0(ω)通过水平移动得到，平移宽度满足公式（7）：

$\mathrm{shift}=\ln \left(f\right)-\ln \left(f_0\right)=\frac{E_a}{k}(\frac{1}{T_0}-\frac{1}{T})---\left(7\right)$

其中，f表示温度T下tanδ频域谱上某点平移前对应的频率，f₀表示平移的该点在温度T₀下主曲线上对应的频率，E_a为绝缘纸板的活化能，k为波尔茨曼常数，k=1.38×10^-23J/K；

进一步，所述步骤3）包括如下步骤：

31）选择10^-1Hz、10⁰Hz、10¹Hz处的介质损耗因数代入诊断绝缘纸板水分含量的经验公式中分别求取水分含量，选择水分含量相近的两个值取平均作为当前变压器主绝缘的水分含量；根据电力变压器预防性试验规程规定，判定当前变压器受潮状态。

32）选择10^-3Hz、10^-2Hz处的介质损耗因数代入与当前绝缘纸板水分含量相同的，用于评估纸板老化状态的经验公式中，分别求取绝缘纸板的聚合度，根据变压器固体绝缘老化判据判定变压器的老化状态。

进一步，所述步骤31）评估绝缘纸板的水分含量的经验公式为通过测量不同水分含量的油浸绝缘纸板的频域介电谱，并建立特征频率处（10^-1Hz、10⁰Hz、10¹Hz）介质损耗因数tanδ_f与绝缘纸板含水量的拟合关系，从而得到油浸绝缘纸板tanδ_f与水分含量的拟合方程。

进一步，所述步骤31）评估绝缘纸板的水分含量的经验公式满足：mc＝A-B×exp(-tanδ_f/C)。mc为绝缘纸板水分含量，tanδ_f为特征频率处的介质损耗因数(f=10^-1Hz、10⁰Hz、10¹Hz），A、B、C为与绝缘纸板种类、纸板水分含量、测量温度等相关的参数。

进一步，所述步骤32）评估绝缘纸板的老化状态的经验公式为通过测量相同水分含量、不同老化程度油浸绝缘纸板的频域介电谱，并建立10^-3Hz、10^-2Hz处的介质损耗因数tanδ_f与绝缘纸板聚合度的拟合关系，从而得到油浸绝缘纸板的聚合度DP值与tanδ_f的拟合方程。

进一步，步骤32）所述油浸绝缘纸板的聚合度DP值与特征频率处介质损耗因数tanδ_f的经验公式满足：DP=A×exp(-tanδ_f/B)+C。其中DP为纸板聚合度，tanδ_f为特征频率处的介质损耗因数(f=10^-3Hz、10^-2Hz），A、B、C为与绝缘纸板种类、纸板老化程度、测量温度等相关的参数。

本发明的优点在于：本发明通过由现场测量变压器主绝缘系统的频域介电谱推算出主绝缘纸板的频域介电谱，并利用实验室建立的评估绝缘纸板水分含量和老化状态的经验公式实现对变压器主绝缘的绝缘状态评估，发明具有无损、简便、可移植等优点。本发明在将现场测量变压器的油纸绝缘系统的频域介电谱推算到主绝缘纸板的频域谱的过程中，考虑到了测量温度、主绝缘结构、油电导率等众多因素的影响，对油浸式变压器具有广泛适用性。本发明可有效区分水分和老化的影响，对变压器水分含量和老化状态分别做出评估，弥补了传统化学和电气方法的不足，可用于现场诊断。本发明弥补了传统化学和电气方法的不足，既能诊断变压器主绝缘水分含量，同时又能评估绝缘老化状态，并且可直接用于现场诊断，具有无损、简便、可移植等优点。

本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1示出了本发明实施实例中基于频域介电谱的变压器主绝缘状态现场评估流程；

图2示出了A相变压器中低压绕组间主绝缘的结构图；

图3示出了现场测量的A相变压器中低压绕组间主绝缘的复电容频域谱；

图4为实验室测得的某一水分含量的新绝缘纸板的介质损耗因数频域谱。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1

为有效区分水分和老化对绝缘纸板频域介电谱的影响，并对其绝缘状态进行准确评估，需要在实验室内开展大量实验，提取特征参量，建立评估绝缘纸板水分含量和老化程度的经验公式。

本实验室在30℃下对油浸绝缘纸板的频域介电谱进行测量，并建立表征纸板绝缘状态的经验公式。绝缘油选用25#新疆克拉玛依生产的环烷基变压器油，绝缘纸板选用1mm厚的魏德曼纸板。选用OMICRON公司开发的介质响应分析仪进行频域介电谱的测量，测量电压峰值为100V，测量频率范围10^-3～10³Hz。绝缘纸板水分含量采用DL32 Karl Fisher水分仪进行测量，纸板的聚合度按照国标GB/T1548－2004《纸浆粘度的测定》进行测量。

在实验室内经过大量实验发现，水分和老化对绝缘纸板介质损耗因数频域的影响范围不同。在相同水分含量下，老化仅使油浸绝缘纸板的介质损耗因数频域谱在10^-3～10^-1Hz范围增大；在相同的老化程度下，水分的存在使油浸绝缘纸板的介质损耗因数频域谱在10^-3~10²Hz范围内增大。为分别对绝缘纸板的水分含量和老化状态进行评估，选择10^-1Hz、10⁰Hz、10¹Hz作为表征绝缘纸板水分含量的特征频率，选择10^-3Hz、10^-2作为表征绝缘纸板老化程度的特征频率。

通过对不同水分含量下新油浸渍绝缘纸板的频域介电谱进行测量，通过分析特征频率处介质损耗因数tanδ_f和相应的水分含量数据，发现两者满足指数函数关系：

mc＝A-B×exp(-tanδ_f/C)            （1）

其中，mc为绝缘纸板水分含量，tanδ_f为特征频率处的介质损耗因数(f=10^-1Hz、10⁰Hz、10¹Hz），A、B、C为与绝缘纸板种类、纸板水分含量、测量温度等相关的参数。

进一步，实验室内在30℃下通过测量25#变压器油浸1mm厚魏德曼纸板频域介电谱，建立的特征频率处油浸绝缘纸板tanδ_f与水分含量mc的拟合方程为：当频率为10^-1Hz时，其拟合公式为mc＝3.503-5.218exp(-tanδ_f/0.05377)，拟合优度R²为0.99；当频率为10⁰Hz时，其拟合公式为mc＝3.436-9.883exp(-tanδ_f/0.01147)，拟合优度R²为0.99；当频率为10¹Hz时，其拟合公式为mc＝3.493-32.380exp(-tanδ_f/0.004345)，拟合优度R²为0.98，如表1所示。

表1油浸绝缘纸板tanδ_f与水分含量的拟合方程

进一步，对水分含量为0.5～0.7％的不同老化程度的油浸渍绝缘纸板的频域介电谱进行测量，通过分析特征频率处介质损耗因数tanδ_f和相应的纸板聚合度数据，发现两者满足指数函数关系：

DP=A×exp(-tanδ_f/B)+C            （2）

其中，DP为纸板聚合度，tanδ_f为特征频率处的介质损耗因数(f=10^-3Hz、10^-2Hz），A、B、C为与绝缘纸板种类、纸板老化程度、测量温度等相关的参数。

进一步，实验室内在30℃下通过测量25#变压器油浸1mm厚魏德曼纸板频域介电谱，建立的特征频率处油浸绝缘纸板的tanδ_f与纸板聚合度DP值的拟合方程为：当频率为10^-3Hz时，其拟合公式为DP＝2544exp(-tanδ_f/0.5253)+617.3，拟合优度R²为0.99；当频率为10^-2Hz时，其拟合公式为DP=1758exp(-tanδ_f/0.1087)+583.2，拟合优度R²为0.99，如表2所示。

表2油浸绝缘纸板的聚合度DP值与tanδ_f的拟合方程

实施例2

一台500kV三相分体单相自耦变压器A相，其主绝缘采用油浸纸板绝缘。其中绝缘油选用25#环烷基变压器油，绝缘纸板选用魏德曼纸板，绝缘材料类型与实施例1中相同。因此，在对该变压器主绝缘状态进行评估时，可采用实施例1中建立的评估绝缘纸板的水分含量和老化程度的经验公式对其绝缘状态进行评估。在现场试验过程中，由于变压器高压绕组所连避雷器接地，无法断开，现场只能对中、低压绕组间主绝缘进行频域介电谱的测量和绝缘状态的评估。

步骤1）变压器中、低压绕组间主绝缘复电容频域谱的现场测量；

对变压器中、低压绕组间主绝缘频域介电谱进行测量时，将高、中、低压套管所连接的所有外围设备拆除。测量时将高、中套管连同箱体一起接地，并连接到介质响应分析仪DIRANA的输出电压端，低压套管与DIRANA的电流测量端相连，DIRANA接地端与变压器箱体同一点接地。测量电压为200V（峰值），测量频率范围10^-3~10³Hz。以变压器顶层油温作为测量温度，测量过程中变压器顶层油温稳定在30℃，这与实验室内建立评估绝缘纸板状态的经验公式时的试验温度一致，不需要进行温度平移。

步骤2）现场采集油样，并测量其直流电导率。

现场从变压器取油阀中取油，根据DL/T421-1991《绝缘油体积电阻率测定法》测得30℃下的直流电导率为520fS/m。

步骤3）收集变压器主绝缘结构尺寸，计算绝缘结构的XY值和几何电容C₀。

图2示出了A相变压器中低压绕组间主绝缘的结构图。根据生产厂家提供的资料，主绝缘扇形区的个数n=36，垫片宽度s=50mm，隔板总厚度

低压绕组外侧与铁芯圆心的距离r₁=693mm，中压绕组内侧与铁芯圆心的距离r₂=737mm，主绝缘厚度d＝r₂-r₁=44mm，被绝缘纸板环绕的低压绕组高度h=2012mm。变压器主绝缘的几何电容模型可用圆柱筒来等效，将上述结构尺寸代入公式（1）计算得变压器中、低压绕组间主绝缘的几何电容C₀=1.8175×10^-9F：

C₀=2πhε₀/ln(r₂/r₁)            （1）

其中，ε₀表示真空介电常数，其大小为8.85×10^-12法拉/米。

工程上将绝缘隔板、垫片和油隙分别集成得到简化的XY结构模型。由于X为隔板厚度与主绝缘厚度之比，Y为撑条总宽度与主绝缘平均周长之比，将上述结构尺寸代入公式（2）计算得X、Y值:X＝0.27，Y=0.4。

X＝B/d、Y＝ns/(2π(r₁+r₂)/2)    （2）

步骤4）对现场实测复电容频域谱进行计算得到变压器内部主绝缘纸板的介质损耗因数频域谱。

图3示出了现场测量的A相变压器中低压绕组间主绝缘的复电容频域谱C^*(ω)，根据公式（3），将其除以几何电容C₀可得到其复介电常数频域谱

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{tot}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)=C^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)/C_0---\left(3\right)$

进一步，将现场测得的变压器油的电导率σ、A相主绝缘结构的X、Y值以及其主绝缘系统的复介电常数频域谱

代入公式（4）、（5），可得A相变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{tot}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1-Y}{\frac{1-X}{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{oil}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)}+\frac{X}{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{PB}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)}}+Y*{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{PB}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)---\left(4\right)$

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{oil}}^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)=2.2-j\frac{\mathrm{\σ}\left(T\right)}{{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ω}}---\left(5\right)$

进一步，将A相变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱的虚部除以实部可得其介质损耗因数频域谱tanδ_T(ω)。

tanδ_T(ω)=ε″(ω)/ε′(ω)（6）

其中，ε″(ω)表示变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱的虚部，ε′(ω)表示变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱的实部；

由于测量过程中变压器顶层油温稳定在30℃，这与实验室内建立评估绝缘纸板状态的经验公式时的试验温度一致，不需要进行温度平移，将此介质损耗因数频域谱代入相应的经验公式中，可对当前变压器主绝缘状态进行评估。

步骤5）利用经验公式对变压器主绝缘纸板进行状态评估。

为对变压器主绝缘纸板进行绝缘状态评估，需要选取其特征频率处的介质损耗因数值，代入实验室建立的经验公式中进行计算，并根据相关标准判定变压器主绝缘所处状态。当前变压器主绝缘材料类型与实施例1中相同，测量温度一致，在对该变压器主绝缘状态进行评估时，可采用实施例1中建立的评估绝缘纸板的水分含量和老化程度的经验公式对其绝缘状态进行评估。

首先，进行主绝缘纸板受潮程度的评估。将10^-1Hz、10⁰Hz、10¹Hz处的介质损耗因数分别代入到表1的拟合公式中。求得A相变压器主绝缘纸板的水分含量分别为：0.87%、0.19%、0.97%，三个特征频率的诊断结果具有一定分散性。选取两个比较接近的水分含量的平均值作为最终的诊断结果，因此，对A相变压器水分含量的诊断结果为0.9%。利用介质响应分析仪DIRANA评估得绝缘纸板的水分含量为1.1%，利用实验室建立的频域特征量评估的结果与介质响应分析仪DIRANA的分析结果相近，说明了利用实验室建立的频域特征量评估水分的有效性。根据《电力设备预防性试验规程》规定：变压器水分含量小于1.5%，则处于干燥状态，说明当前变压器A相中低压绕组间绝缘干燥。

1油浸绝缘纸板tanδ_f与水分含量的拟合方程

进一步，对变压器主绝缘老化状态进行评估。选取10^-3Hz、10^-2Hz处的介质损耗因数代入表2所示的拟合公式中，分别求得纸板的DP值为751、763。A相变压器投运于1998年，到目前已运行14年，处于寿命的中期，评估的纸板DP在合理范围。《油浸式变压器绝缘老化判断导则》指出：当聚合度大于500时，绝缘处于良好状态。因此，A相变压器中低压绕组间主绝缘的绝缘状态为良好且干燥。

表2油浸绝缘纸板的聚合度DP值与tanδ_f的拟合方程

实施例3

如图4所述，为实验室测得的某一水分含量的新绝缘纸板的介质损耗因数频域谱。该纸板为厚度为1mm的魏德曼纸板，测量电压为100V（峰值），测量温度为30℃。10^-1Hz、10⁰Hz、10¹Hz处的介质损耗因数分别代入到表1的经验公式中，分别求得纸板的水分含量分别为：0.71%、0.70%、0.66%，绝缘纸板处于干燥状态。利用DL32Karl Fisher水分仪测得纸板实际水分含量为0.68%，测量值与评估结果接近，说明了该方法的有效性。选取10^-3Hz、10^-2Hz处的介质损耗因数代入表2所示的拟合公式中，求得纸板的聚合度为978。该纸板为新绝缘纸板，实际测得纸板聚合度为1033，测量值与评估结果接近，证明了该方法的有效性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种评估变压器主绝缘老化程度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）现场测量变压器主绝缘的复电容频域谱C^*(ω)和油电导率σ，收集变压器主绝缘结构参数，并传输到数据处理装置；

2）数据处理装置对复电容频域谱进行计算，得到变压器主绝缘纸板的介质损耗因数频域谱；

3）采用基于频域介电特征参量对变压器主绝缘状态进行评估。

2.根据权利要求1所述的评估变压器主绝缘老化程度的方法，其特征在于：所述步骤1）包括如下步骤：

11）步骤1）所述主绝缘为同铁芯相邻绕组间油纸绝缘；

12）步骤1）所述油电导率为在变压器顶层油温下T测得的直流电导率σ(T)；

13）步骤1）所述主绝缘结构参数主要包括：主绝缘扇形区的个数n、主绝缘纸筒总厚度 

纸筒间撑条宽度s、中/低压绕组外侧与铁芯圆心的距离r₁，中/高压绕组内侧与铁芯圆心的距离r₂和被绝缘纸筒环绕的高、中、低压绕组高度h，其中，b_n表示第n层主绝缘纸板的厚度。

3.根据权利要求1所述的评估变压器主绝缘老化程度的方法，其特征在于：所述步骤2）包括如下步骤：

21）所述主绝缘结构几何电容C₀按照公式（1）计算；

C₀=2πhε₀/ln(r₂/r₁)    （1）

其中，ε₀表示真空介电常数，其大小为8.85×10^-12法拉/米；当所述主绝缘为中、低压绕组间绝缘时，r₁表示低压绕组外侧与铁芯圆心的距离，r₂表示中压绕组内侧与铁芯圆心的距离，h表示被绝缘纸板环绕的低压绕组高度；当所述主绝缘为高、中压绕组间绝缘时，r₁表示中压绕组外侧与铁芯圆心的距离，r₂表示高压绕组内侧与铁芯圆心的距离，h表示被绝缘纸板环绕的中压绕组高度；

22）所述主绝缘结构的纸筒总厚度与主绝缘总厚度之比X值以及纸筒间撑条总宽度与主绝缘平均周长之比Y值按照公式（2）计算；

X＝B/d、Y＝ns/(2π(r₁+r₂)/2)    （2） 

其中，B表示主绝缘中的纸筒总厚度，d表示主绝缘总厚度，且d＝r₂-r₁，X表示主绝缘中的纸筒总厚度与主绝缘总厚度之比，Y表示纸筒间撑条总宽度与主绝缘平均周长之比；

23）所述变压器主绝缘的复介电常数频域谱 

按照公式（3）计算：

24）所述变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱 

按照公式（4）计算：

其中， 

表示变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱， 

表示变压器油的复介电常数频域谱；

25）所述公式（3）中绝缘油复介电常数频域谱 按照公式（5）计算：

26）所述实验温度T下变压器主绝缘纸板的介质损耗因数频域谱tanδ_T(ω)按照公式（6）计算，由变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱 

的虚部除以实部得到；

tanδ_T(ω)=ε″(ω)/ε′(ω)    （6）

其中，ε″(ω)表示变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱的虚部，ε′(ω)表示变压器主绝缘纸板的复介电常数频域谱的实部；

27）主曲线温度T₀下变压器主绝缘纸板的介质损耗因数频域谱tanδ_TO(ω)通过水平移动得到，平移宽度满足公式（7）；

其中，f表示温度T下tanδ频域谱上某点平移前对应的频率，f₀表示平移的该点在温度T₀下主曲线上对应的频率，E_a为绝缘纸板的活化能，k为波尔茨曼常数，k=1.38×10^-23J/K。

4.根据权利要求1所述的评估变压器主绝缘状态的方法，其特征在于：所述步骤3）包括如下步骤：

31）选择10^-1Hz、10⁰Hz、10¹Hz处的介质损耗因数代入诊断绝缘纸板水分含量的经验公式中分别求取水分含量，选择水分含量相近的两个值取平均作为当前变压器主绝缘的水分含量；根据电力变压器预防性试验规程规定，判定变压器当前受潮状态。

32）选择10^-3Hz、10^-2Hz处的介质损耗因数代入与当前绝缘纸板水分含量相同的，用于 评估纸板老化状态的经验公式中，分别求取绝缘纸板的聚合度，根据变压器固体绝缘老化判据判定变压器的老化状态。

5.根据权利要求4所述的评估变压器主绝缘状态的方法，其特征在于：所述步骤31）评估绝缘纸板的水分含量的经验公式为通过在实验室内测量不同水分含量的油浸绝缘纸板的频域介电谱，并建立特征频率处介质损耗因数tanδ_f与绝缘纸板含水量的拟合关系，从而得到油浸绝缘纸板tanδ_f与水分含量的拟合方程，并用于绝缘纸板水分含量的诊断；所述特征频率处分别为10^-1Hz、10⁰Hz或10¹Hz。

6.根据权利要求5所述的评估变压器主绝缘水分含量的方法，其特征在于：所述步骤31）评估绝缘纸板的水分含量的经验公式为mc A-B×exp(-tanδ_f/C)；

其中，mc为绝缘纸板水分含量，tanδ_f是频率为10^-1Hz、10⁰Hz或10¹Hz的特征频率处的介质损耗因数，A为与绝缘纸板种类相关的拟合参数，B为与纸板水分含量相关的拟合参数，C为与测量温度相关的拟合参数。

7.根据权利要求4所述的评估变压器主绝缘状态的方法，其特征在于：所述步骤32）评估绝缘纸板的老化状态的经验公式为通过测量相同水分含量、不同老化程度油浸绝缘纸板的频域介电谱，并建立10^-3Hz、10^-2Hz处介质损耗因数tanδ_f与绝缘纸板聚合度的拟合关系，从而得到油浸绝缘纸板的聚合度DP值与介质损耗因数tanδ_f的拟合方程。

8.根据权利要求7所述的评估变压器主绝缘老化程度的方法，其特征在于：所述油浸绝缘纸板的聚合度DP值与特征频率处介质损耗因数tanδ_f的拟合方程为：DP=A×exp(-tanδ_f/B)+C；其中，DP为纸板聚合度，tanδ_f是频率为10^-3Hz或10^-2Hz的特征频率处的介质损耗因数。 

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