CN102998338B - 一种基于介质响应特征的变压器油纸绝缘受潮诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于介质响应特征的变压器油纸绝缘受潮诊断方法，步骤为：1）变压器出厂温升试验中选一条变压器介质响应曲线，以及三条变压器不同温度下两两相交的介质响应曲线；2）计算一条变压器介质响应曲线极小值的幅值作为原始介质响应极小值；3）取得待诊断介质响应曲线；4）计算待诊断介质响应曲线极小值的幅值作为待诊断介质响应极小值；5）将待诊断的与原始的介质响应极小值进行比较判断是否受潮；如需进一步确认进入下一步；6）计算三条变压器介质响应曲线的三个交点及其频率和幅值作为原始介损温度不变点；7）获取三条两两相交的待诊断介质响应曲线；8）计算三条待诊断介质响应曲线三个交点及其频率和幅值作为待诊断介损温度不变点；9）将待诊断介损温度不变点与原始介损温度不变点比较，判断变压器油纸绝缘是否受潮。
Description
技术领域
本发明涉及一种变压器油纸绝缘受潮诊断方法，特别是关于一种基于介质响应特征的变压器油纸绝缘受潮诊断方法。
背景技术
目前，几乎全部110kV及以上等级变压器均采用油纸绝缘，但是在长期运行过程中，受潮会使油纸绝缘含水量增加。含水量过高不仅影响油纸绝缘的绝缘强度，还会进一步加速绝缘老化，降低设备的机械寿命和电气寿命，影响设备的安全运行。
介质响应技术是检测变压器油纸绝缘含水量的一种无损诊断技术，该技术通过变压器的介质响应曲线的变化判断变压器油纸绝缘含水量。介质响应技术可以分为数据测试和数据分析两部分，前者是通过测试取得变压器的介质响应数据，后者是对所得数据进行分析并判断变压器的油纸绝缘是否受潮。现阶段介质响应技术的数据测试技术已经日趋成熟，但数据分析技术还存在问题，通过介质响应数据曲线定性判断含水量主要存在以下两个问题：一是对测试数据的频率范围要求较高，通常在1mHz～5kHz，在该频率范围下，测试时间长，1mHz～1Hz的数据测试难度大，现场可操作性差；二是对测试温度的依赖性大，不同温度下的测试曲线无法进行对比分析。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种对测试数据的频率范围和测试温度的依赖性较小、判断准确、易于实施的基于介质响应特征的变压器油纸绝缘受潮诊断方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于介质响应特征的变压器油纸绝缘受潮诊断方法，其包括以下步骤：（1）在变压器出厂温升试验中，根据获取介质响应曲线的方法，随着变压器的自然降温，在20℃～60℃、测试频率在1Hz～5kHz范围内测取三条变压器不同温度下两两相交的介质响应曲线；（2）计算由步骤（1）获得的任意一条变压器介质响应曲线极小值的幅值，并将该幅值设为变压器油纸绝缘的原始介质响应极小值；（3）变压器投运后，诊断其油纸绝缘是否受潮，在该变压器停运后，再根据测取介质响应曲线的方法，在测试温度20℃～60℃、测试频率1Hz～5kHz的范围内，测取一条变压器的介质响应曲线，作为待诊断介质响应曲线；（4）计算待诊断介质响应曲线极小值的幅值，并将该幅值设为变压器油纸绝缘的待诊断介质响应极小值；（5）将由步骤（4）获得的待诊断介质响应极小值与由步骤（2）获得的原始介质响应极小值进行比较，若待诊断介质响应极小值明显变大，则初步判断为该变压器油纸绝缘受潮；如需进一步确认该判断是否准确，则进入下一步继续诊断；（6）分别计算由步骤（1）获得的两两相交的三条变压器介质响应曲线的三个交点，并分别计算出三个交点所在的频率和幅值，将这三个交点设为该变压器油纸绝缘的原始介损温度不变点；（7）在进一步诊断确认变压器油纸绝缘是否受潮时，在该变压器停运后，根据测取介质响应曲线的方法，在测试温度20℃～60℃、测试频率1Hz-5kHz的范围内，随着变压器的自然降温，分别测取三条变压器不同温度下两两相交的介质响应曲线，作为待诊断介质响应曲线；（8）分别计算测得的三条待诊断介质响应曲线两两相交的三个交点，并分别计算出三个交点所在的频率和幅值，将这三个交点设为该变压器油纸绝缘的待诊断介损温度不变点；（9）将由步骤（8）获得的待诊断介损温度不变点与步骤（6）获得的原始介损温度不变点进行比较，若三个待诊断介损温度不变点的频率和幅值均明显变大，尤其是幅值明显变大，则判断为该变压器油纸绝缘受潮。
所述步骤（1）中，对于双绕组变压器，通过测量高压-低压得到所述变压器介质响应曲线；对于三绕组变压器，测量高压-中压或中压-低压得到所述变压器介质响应曲线。
所述步骤（6）中，每个介损温度不变点均是由交点前后两条曲线上离交点最近的四个离散点计算得到的，假设其中一个介损温度不变点为O（X，Y），距该介损温度不变点O（X，Y）最近的四个离散点分别为A（X11，Y11）、B（X12，Y12）、C（X21，Y21）和D（X22，Y22），则介损温度不变点O（X，Y）的坐标为：
X=(X11×X21×Y12-X12×X21×Y11-X11×X22×Y12+X12×X22×Y11-X11×X21×Y22+X11×X22×Y21+X12×X21×Y22-X12×X22×Y21)/(X11×Y21-X21×Y11-X11×Y22-X12×Y21+X21×Y12+X22×Y11+X12×Y22-X22×Y12)；
Y=(X11×Y12×Y21-X12×Y11×Y21-X11×Y12×Y22+X12×Y11×Y22-X21×Y11×Y22+X22×Y11×Y21+X21×Y12×Y22-X22×Y12×Y21)/(X11×Y21-X21×Y11-X11×Y22-X12×Y21+X21×Y12+X22×Y11+X12×Y22-X22×Y12)。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用变压器油纸绝缘在测试温度20℃～60℃、测试频率1Hz～5kHz范围内的介质响应数据即可判断变压器油纸绝缘受潮，因此对测试数据的频率范围和测试温度的依赖性较小，明显提高了现场测试的可操作性，降低了数据获取的难度，同时大大缩短了现场测试的时间。2、本发明由于在初步诊断时采用介质响应极小值，进一步诊断时采用介损温度不变点的诊断方式，介质响应极小值诊断所需数据量少简单易行，介损温度不变点诊断所需数据量大更加可靠，因此本发明的诊断流程科学合理。2、本发明由于将待诊断介质响应极小值和待诊断介损温度不变点与原始介质响应极小值和原始介损温度不变点进行比较，根据介质响应极小值和介损温度不变点的变化判断油纸绝缘受潮，因此本发明的诊断方法实施较为容易、便捷。本发明可以广泛在各种变压器油纸绝缘受潮诊断中应用。
附图说明
图1是本发明的整体流程示意图；
图2是本发明的通过介质响应极小值判断变压器油纸绝缘受潮示意图；其中，带有方形框的曲线为原始介质响应曲线，带有三角形的曲线为待诊断介质响应曲线；
图3是本发明的介损温度不变点示意图；
图4是本发明的介损温度不变点坐标计算示意图；
图5是本发明的通过介损温度不变点判断变压器油纸绝缘受潮示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明是根据变压器油纸绝缘在测试温度20℃～60℃，测试频率1Hz～5kHz范围内介质响应曲线的极小值和介损温度不变点判断变压器油纸绝缘是否受潮。由于变压器油纸绝缘受潮后，其介质响应曲线的极小值将会明显变大，介损温度不变点的频率和幅值也会变大，尤其是幅值会明显变大。本发明根据这一原理，提出的基于介质响应特征的变压器油纸绝缘受潮诊断方法是将待诊断介质响应极小值与原始介质响应极小值进行比较，若待诊断介质响应极小值明显变大，则可初步判断为该变压器油纸绝缘受潮；如需进一步确认该判断，则可以将待诊断的三个介损温度不变点与原始三个介损温度不变点进行比较，若三个待诊断介损温度不变点的频率和幅值均明显变大，尤其是幅值明显变大，则可判断为该变压器油纸绝缘受潮。其具体步骤如下：
1）在变压器出厂温升试验中，根据现有技术中获取介质响应曲线的方法，随着变压器的自然降温，在20℃～60℃、测试频率在1Hz～5kHz范围内，测取三条变压器不同温度下两两相交的介质响应曲线；
对于双绕组变压器，可通过测量高压-低压得到上述变压器介质响应曲线；对于三绕组变压器，可测量高压-中压或中压-低压得到上述变压器介质响应曲线，此时需要注明所测量对象是高压-中压还是中压-低压，以便在变压器停运后比较相同油纸绝缘的介质响应曲线。
2）计算由步骤1）获得的任意一条变压器介质响应曲线极小值的幅值，并将该幅值设为变压器油纸绝缘的原始介质响应极小值（如图2所示）；由于实际测量到的介质响应曲线是由离散的数据点相连得到的，因此极小值幅值的计算实际上是从所得数据的幅值序列中选取极小值。
3）变压器投运后，若需诊断其油纸绝缘是否受潮，可在该变压器停运后，再根据现有技术中测取介质响应曲线的方法，在测试温度20℃～60℃、测试频率1Hz～5kHz的范围内，测取一条变压器的介质响应曲线，作为待诊断介质响应曲线。
4）计算待诊断介质响应曲线极小值的幅值，并将该幅值设为变压器油纸绝缘的待诊断介质响应极小值（如图2所示）。
5）将由步骤4）获得的待诊断介质响应极小值与由步骤2）获得的原始介质响应极小值进行比较（如图2所示），若待诊断介质响应极小值明显变大，则可以初步判断为该变压器油纸绝缘受潮；如需进一步确认该判断是否准确，则进入下一步继续诊断。
6）分别计算由步骤1）获得的两两相交的三条变压器介质响应曲线的三个交点，并分别计算出三个交点所在的频率和幅值，将这三个交点设为该变压器油纸绝缘的原始介损温度不变点（如图3所示）；
如图4所示，由于实际测量到的介质响应曲线是由离散的数据点相连得到的，因此每个介损温度不变点均是由交点前后两条曲线上离交点最近的四个离散点计算得到的；假设其中一个介损温度不变点为O（X，Y），距该介损温度不变点O（X，Y）最近的四个离散点分别为A（X11，Y11）、B（X12，Y12）、C（X21，Y21）和D（X22，Y22），则介损温度不变点O（X，Y）的坐标为：
X=(X11×X21×Y12-X12×X21×Y11-X11×X22×Y12+X12×X22×Y11-X11×X21×Y22+X11×X22×Y21+X12×X21×Y22-X12×X22×Y21)/(X11×Y21-X21×Y11-X11×Y22-X12×Y21+X21×Y12+X22×Y11+X12×Y22-X22×Y12)；
Y=(X11×Y12×Y21-X12×Y11×Y21-X11×Y12×Y22+X12×Y11×Y22-X21×Y11×Y22+X22×Y11×Y21+X21×Y12×Y22-X22×Y12×Y21)/(X11×Y21-X21×Y11-X11×Y22-X12×Y21+X21×Y12+X22×Y11+X12×Y22-X22×Y12)。
7）在进一步诊断确认变压器油纸绝缘是否受潮时，在该变压器停运后，根据现有技术中测取介质响应曲线的方法，在测试温度20℃～60℃、测试频率1Hz-5kHz的范围内，随着变压器的自然降温，分别测取三条变压器不同温度下两两相交的介质响应曲线，作为待诊断介质响应曲线。
8）分别计算测得的三条待诊断介质响应曲线两两相交的三个交点，并分别计算出三个交点所在的频率和幅值，将这三个交点设为该变压器油纸绝缘的待诊断介损温度不变点。
9）将由步骤8）获得的待诊断介损温度不变点与步骤6）获得的原始介损温度不变点进行比较（如图5所示），若三个待诊断介损温度不变点的频率和幅值均明显变大，尤其是幅值明显变大，则可判断为该变压器油纸绝缘受潮。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的连接和结构都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (3)
1.一种基于介质响应特征的变压器油纸绝缘受潮诊断方法，其包括以下步骤：
(1)在变压器出厂温升试验中，根据获取介质响应曲线的方法，随着变压器的自然降温，在20℃～60℃、测试频率在1Hz～5kHz范围内测取三条变压器不同温度下两两相交的介质响应曲线；
(2)计算由步骤(1)获得的任意一条变压器介质响应曲线极小值的幅值，并将该幅值设为变压器油纸绝缘的原始介质响应极小值；
(3)变压器投运后，诊断其油纸绝缘是否受潮，在该变压器停运后，再根据测取介质响应曲线的方法，在测试温度20℃～60℃、测试频率1Hz～5kHz的范围内，测取一条变压器的介质响应曲线，作为待诊断介质响应曲线；
(4)计算待诊断介质响应曲线极小值的幅值，并将该幅值设为变压器油纸绝缘的待诊断介质响应极小值；
(5)将由步骤(4)获得的待诊断介质响应极小值与由步骤(2)获得的原始介质响应极小值进行比较，若待诊断介质响应极小值明显变大，则初步判断为该变压器油纸绝缘受潮；如需进一步确认该判断是否准确，则进入下一步继续诊断；
(6)分别计算由步骤(1)获得的两两相交的三条变压器介质响应曲线的三个交点，并分别计算出三个交点所在的频率和幅值，将这三个交点设为该变压器油纸绝缘的原始介损温度不变点；
(7)在进一步诊断确认变压器油纸绝缘是否受潮时，在该变压器停运后，根据测取介质响应曲线的方法，在测试温度20℃～60℃、测试频率1Hz-5kHz的范围内，随着变压器的自然降温，分别测取三条变压器不同温度下两两相交的介质响应曲线，作为待诊断介质响应曲线；
(8)分别计算测得的三条待诊断介质响应曲线两两相交的三个交点，并分别计算出三个交点所在的频率和幅值，将这三个交点设为该变压器油纸绝缘的待诊断介损温度不变点；
(9)将由步骤(8)获得的待诊断介损温度不变点与步骤(6)获得的原始介损温度不变点进行比较，若三个待诊断介损温度不变点的频率和幅值均明显变大，则判断为该变压器油纸绝缘受潮。
2.如权利要求1所述的一种基于介质响应特征的变压器油纸绝缘受潮诊断方法，其特征在于：所述步骤(1)中，对于双绕组变压器，通过测量高压-低压得到所述变压器介质响应曲线；对于三绕组变压器，测量高压-中压或中压-低压得到所述变压器介质响应曲线。
3.如权利要求1或2所述的一种基于介质响应特征的变压器油纸绝缘受潮诊断方法，其特征在于：所述步骤(6)中，每个介损温度不变点均是由交点前后两条曲线上离交点最近的四个离散点计算得到的，假设其中一个介损温度不变点为O(X，Y)，距该介损温度不变点O(X，Y)最近的四个离散点分别为A(X11，Y11)、B(X12，Y12)、C(X21，Y21)和D(X22，Y22)，则介损温度不变点O(X，Y)的坐标为：
X＝(X11×X21×Y12-X12×X21×Y11-X11×X22×Y12+X12×X22×Y11-X11×X21×Y22+X11×X22×Y21+X12×X21×Y22-X12×X22×Y21)/(X11×Y21-X21×Y11-X11×Y22-X12×Y21+X21×Y12+X22×Y11+X12×Y22-X22×Y12)；
Y＝(X11×Y12×Y21-X12×Y11×Y21-X11×Y12×Y22+X12×Y11×Y22-X21×Y11×Y22+X22×Y11×Y21+X21×Y12×Y22-X22×Y12×Y21)/(X11×Y21-X21×Y11-X11×Y22-X12×Y21+X21×Y12+X22×Y11+X12×Y22-X22×Y12)。
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