CN105445625B - 不同温度下变压器油隙交流电导率频域谱划归至参考温度的方法 - Google Patents
不同温度下变压器油隙交流电导率频域谱划归至参考温度的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种不同温度下变压器油隙交流电导率频域谱划归至参考温度的方法。通过测试得到的T1、T2温度下的变压器油隙交流电导率频域谱，依据划归步骤实现T1、T2温度下变压器油隙交流电导率频域谱向参考温度Tref的划归。本发明能够将不同温度下的变压器油隙交流电导率频域谱划归到同一参考温度下，有助于更准确的分析不同环境温度下变压器油纸绝缘系统频域介电响应的测试结果。
Description
技术领域
本发明属于变压器绝缘状态检测领域，具体涉及一种不同温度下变压器油隙交流电导率频域谱划归至参考温度的方法。
背景技术
油纸绝缘状态是决定油浸式变压器绝缘寿命的重要因素之一，频域介电谱法是能够有效诊断油纸绝缘水分含量及其老化状态的公认方法之一。变压器油纸绝缘系统由变压器油隙、纸筒压板与撑条等构成，较多采用XY模型作为其几何等效模型，其中变压器油隙是该模型的重要组成部分。
现场进行变压器频域介电响应测试时，油纸绝缘系统的温度受气温变化、初始油温、停运时间等多个因素的影响，进而影响变压器频域介电响应的测试结果。变压器油为非极性弱电解质液体，绝缘纸为多空纤维，二者材料特性差异大，变压器油隙交流电导过程中载流子迁移率、扩散系数等影响因子与温度有直接的关系，因此温度对变压器油隙交流电导率频域谱的影响能够有效地表征温度对变压器油隙频域介电响应测试的影响。为了能够更好地将频域介电谱法应用到实际工程中，细化并更清楚的掌握温度对油纸绝缘系统频域介电响应测试的影响，更准确的分析不同环境温度下变压器油纸绝缘系统频域介电响应的测试结果，急需进一步研究温度对变压器油隙频域介电响应测试结果的影响特性，将不同温度下的变压器油隙交流电导率频域谱划归到同一参考温度下。
发明内容
针对温度对变压器油隙交流电导率频域谱带来的影响，本发明提供一种不同温度下变压器油隙交流电导率频域谱划归至参考温度的方法。
不同温度下变压器油隙交流电导率频域谱划归至参考温度的方法，将不同温度下的变压器油隙交流电导率频域谱划归到同一参考温度下以更准确的分析不同环境温度下变压器油纸绝缘系统频域介电响应的测试结果,包含以下步骤：
1.1多项式拟合
对温度T1、T2下测试得到的变压器油隙交流电导率频域谱分别进行5阶的多项式拟合，得到如式(1)所示的温度T1下变压器油隙交流电导率频域谱的5阶多项式，及如式(2)所示的温度T2下变压器油隙交流电导率频域谱的5阶多项式；
logσ(T1)＝a1(log f)5+a2(log f)4+a3(log f)3+a4(log f)2+a5(log f)+a6 (1)
logσ(T2)＝b1(log f)5+b2(log f)4+b3(log f)3+b4(log f)2+b5(log f)+b6 (2)
式中，a1，a2，a3，a4，a5，a6与b1，b2，b3，b4，b5，b6均为5阶多项式拟合得到的参数。
1.2求取变压器油隙交流电导率频域谱的最大斜率处频率值
以logf为自变量，对式(1)求导，然后算得式(1)导数函数在0.001Hz≤f≤1000Hz范围内的最大值处的频率值，即温度T1下测试得到的变压器油隙电导率频域谱的最大斜率处频率值fT1，同理可求取温度T2下变压器油隙电导率频域谱在0.001Hz≤f≤1000Hz范围内的最大斜率处频率值fT2。
1.3计算交流电导弛豫过程的活化能
依据式(3)与fT1、fT2计算变压器油隙交流电导弛豫过程的活化能ΔE1；
1.4计算温度T的各测试频率点在参考温度Tref下对应值
依据式(4)计算T1或T2温度下变压器油隙交流电导率频域谱的各测试频 率点(1mHz，2.15mHz，4.64mHz，0.01Hz，0.02154Hz，0.04642Hz，0.1Hz，0.21544Hz，0.46416Hz，1Hz，2.1544Hz，4.6416Hz，10Hz，20Hz，42Hz，60Hz，90Hz，220Hz，470Hz，1000Hz)在Tref温度下对应的频率点(f1，f2，f3，f4，f5，f6，f7，f8，f9，f10，f11，f12，f13，f14，f15，f16，f17，f18，f19，f20)；
1.5进行沿logf轴方向的平移
依据式(5)将T1或T2温度各测试频率点的电导率值进行沿logf轴方向的平移，具体为：将各测试频率点的电导率分别平移至步骤1.4中得到的Tref温度下对应的频率点，完成沿logf轴方向平移；
1.6计算变压器油交流电导活化能
根据式(6)与步骤1.5中得到的经过沿logf轴方向平移后的T1或T2温度下变压器油隙交流电导率频域谱，计算变压器油隙交流电导活化能ΔE2；
1.7计算T温度各平移后的测试频率点的电导率在Tref温度下对应值
根据式(7)计算经过沿logf轴方向平移后的T1或T2等效交流电导率频域谱的各平移后的测试频率点(f1，f2，f3，f4，f5，f6，f7，f8，f9，f10，f11，f12，f13，f14，f15，f16，f17，f18，f19，f20)的电导率在Tref温度下对应值；
1.8进行沿logσ轴方向的平移
依据式(8)，基于步骤1.5中得到经过沿logf轴方向平移后的T1或T2等效交流电导率频域谱，进行沿logσ轴方向的平移，具体为：将步骤1.5中得到 等效交流电导率频域谱的平移后的各测试频率点的值平移至步骤1.7计算得到的Tref温度下对应值，完成logσ轴方向的平移。
从而完成不同温度下的变压器油隙交流电导率频域谱在同一参考温度下的划归。
本发明能够将不同温度下测试得到的变压器油隙电导率频域谱划归到同一参考温度下，有助于更好地将频域介电谱法应用到实际工程中，细化并更清楚的掌握温度对油纸绝缘系统频域介电响应测试的影响，更准确的分析不同环境温度下变压器油纸绝缘系统频域介电响应的测试结果。
附图说明
图1不同温度下变压器油隙交流电导率频域谱划归至参考温度的方法流程图
图2 30℃、45℃、65℃环境下测试得到的变压器油等效交流电导率频域谱
图3采用本发明所提供方法将45℃、65℃测试结果划归至30℃
图4为45℃下变压器油隙交流电导率频域谱与65℃下变压器油隙交流电导率频域谱按照步骤平移后的结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为不同温度下变压器油隙交流电导率频域谱划归至参考温度的方法流程图。从图中可以看出不同温度下变压器油隙交流电导率频域谱划归至参考温度的方法主要包括以下步骤：
1.1多项式拟合；
1.2求取变压器油隙交流电导率频域谱的最大斜率处频率值；
1.3计算交流电导弛豫过程的活化能；
1.4计算温度T的各测试频率点在参考温度Tref下对应值；
1.5进行沿logf轴方向的平移；
1.6计算变压器油交流电导活化能；
1.7计算T温度各平移后的测试频率点的电导率在Tref温度下对应值；
1.8进行沿logσ轴方向的平移。
图2为30℃、45℃、65℃环境下测试得到的变压器油隙交流电导率频域谱。
图3为采用本发明所提供方法将45℃、65℃测试结果划归至30℃，由图3可知采用本发明所提方法，能够有效地将将45℃、65℃环境下测试得到的变压器油隙交流电导率频域谱划归至30℃。依据本发明提供的方法步骤，具体为：
1.1多项式拟合
45℃下变压器油隙交流电导率频域谱拟合为：
logσ(45℃)＝-7×10-5(log f)5-0.0098(log f)4-0.0137(log f)3+0.1592(logf)2+0.4738(log f)-11.639
65℃下变压器油隙交流电导率频域谱拟合为：
logσ(65℃)＝-9×10-4(log f)5-0.01(log f)4+0.0014(log f)3+0.1714(log f)2+0.4012(logf)-11.355
1.2求取变压器油隙交流电导率频域谱的最大斜率处频率值
求得：45℃下变压器油隙交流电导率频域谱的斜率在0.001Hz≤f≤1000Hz范围内最大处频率为12.03Hz，65℃下变压器油隙交流电导率频域谱的斜率在0.001Hz≤f≤1000Hz范围内最大处频率为25.31Hz。
1.3计算交流电导弛豫过程的活化能
求得本示例所述环境下变压器油隙交流电导弛豫过程的活化能为0.346 eV。
1.4计算温度T的各测试频率点在参考温度Tref下对应值
45℃下变压器油隙交流电导率频域谱各测试频率点(1mHz，2.15mHz，4.64mHz，0.01Hz，0.02154Hz，0.04642Hz，0.1Hz，0.21544Hz，0.46416Hz，1Hz，2.1544Hz，4.6416Hz，10Hz，20Hz，42Hz，60Hz，90Hz，220Hz，470Hz，1000Hz)在参考温度30℃下对应的频率点依次为：(5.35×10-4Hz，0.001Hz，0.002Hz，0.005Hz，0.011Hz，0.024Hz，0.053Hz，0.115Hz，0.248Hz，0.535Hz，1.153Hz，2.484Hz，5.352Hz，10.704Hz，22.479Hz，32.113Hz，48.169Hz，117.747Hz，251.551Hz，535.214Hz)。
65℃下变压器油隙交流电导率频域谱各测试频率点(1mHz，2.15mHz，4.64mHz，0.01Hz，0.02154Hz，0.04642Hz，0.1Hz，0.21544Hz，0.46416Hz，1Hz，2.1544Hz，4.6416Hz，10Hz，20Hz，42Hz，60Hz，90Hz，220Hz，470Hz，1000Hz)在参考温度30℃下对应的频率点依次为：(2.53×10-4Hz，5.45×10-4Hz，0.001Hz，0.002Hz，0.005Hz，0.011Hz，0.025Hz，0.055Hz，0.118Hz，0.254Hz，0.546Hz，1.177Hz，2.535Hz，5.071Hz，10.649Hz，15.2129Hz，22.819Hz，55.779Hz，119.164Hz，253.539Hz)。
1.5进行沿logf轴方向的平移
将45℃下变压器油隙交流电导率频域谱与65℃下变压器油隙交流电导率频域谱按照步骤平移后的结果如图4所示。
1.6计算变压器油交流电导活化能
计算得到本示例所述环境下变压器油隙交流电导活化能为：0.548eV。
1.7计算T温度各平移后的测试频率点的电导率在Tref温度下对应值
45℃下各平移后的测试频率点(5.35×10-4Hz，0.001Hz，0.002Hz，0.005 Hz，0.011Hz，0.024Hz，0.053Hz，0.115Hz，0.248Hz，0.535Hz，1.153Hz，2.484Hz，5.352Hz，10.704Hz，22.479Hz，32.113Hz，48.169Hz，117.747Hz，251.551Hz，535.214Hz)的电导率在Tref温度下对应值(单位为S/m)为(3.65397×10-13，3.64062×10-13，3.67733×10-13，3.73741×10-13，3.82475×10-13，3.98185×10-13，4.29379×10-13，4.90375×10-13，6.06001×10-13，8.22958×10-13，1.23378×10-12，2.02215×10-12，3.53168×10-12，5.97182×10-12，1.02793×10-11，1.30827×10-11，1.68158×10-11，2.63468×10-11，3.47813×10-11，4.48938×10-11)。
65℃下各平移后的测试频率点(5.35×10-4Hz，0.001Hz，0.002Hz，0.005Hz，0.011Hz，0.024Hz，0.053Hz，0.115Hz，0.248Hz，0.535Hz，1.153Hz，2.484Hz，5.352Hz，10.704Hz，22.479Hz，32.113Hz，48.169Hz，117.747Hz，251.551Hz，535.214Hz)的电导率在Tref温度下对应值(单位为S/m)为(2.7128×10-13，2.70718×10-13，2.72481×10-13，2.7488×10-13，2.77655×10-13，2.82948×10-13，2.95585×10-13，3.23534×10-13，3.79833×10-13，4.87909×10-13，6.93526×10-13，1.08916×10-12，1.85785×10-12，3.14516×10-12，5.57×10-12，7.25819×10-12，9.6481×10-12，1.65363×10-11，2.3415×10-11，3.09602×10-11)。
1.8进行沿logσ轴方向的平移。
将45℃下变压器油隙交流电导率频域谱与65℃下变压器油隙交流电导率频域谱按照步骤平移后的结果如图3所示。
Claims (1)
1.不同温度下变压器油隙交流电导率频域谱划归至参考温度的方法，将不同温度下的变压器油隙交流电导率频域谱划归到同一参考温度下以更准确的分析不同环境温度下变压器油纸绝缘系统频域介电响应的测试结果,其特征在于，包含以下步骤：
1.1多项式拟合
对温度T1、T2下测试得到的变压器油隙交流电导率频域谱分别进行5阶的多项式拟合，得到如式(1)所示的温度T1下变压器油隙交流电导率频域谱的5阶多项式，及如式(2)所示的温度T2下变压器油隙交流电导率频域谱的5阶多项式；
logσ(T1)＝a1(log f)5+a2(log f)4+a3(log f)3+a4(log f)2+a5(log f)+a6 (1)
logσ(T2)＝b1(log f)5+b2(log f)4+b3(log f)3+b4(log f)2+b5(log f)+b6 (2)
式中，a1，a2，a3，a4，a5，a6与b1，b2，b3，b4，b5，b6均为5阶多项式拟合得到的参数；
1.2求取变压器油隙交流电导率频域谱的最大斜率处频率值
以logf为自变量，对式(1)求导，然后算得温度T1下式(1)导数函数在0.001Hz≤f≤1000Hz范围内的最大值处的频率值fT1，同理对式(2)求导可求取温度T2下变压器油隙电导率频域谱在0.001Hz≤f≤1000Hz范围内的最大斜率处频率值fT2；
1.3计算交流电导弛豫过程的活化能
依据式(3)与fT1、fT2计算变压器油隙交流电导弛豫过程的活化能ΔE1；
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1.4计算温度T的各测试频率点在参考温度Tref下对应值
依据式(4)计算T1或T2温度下变压器油隙交流电导率频域谱的各测试频率点1mHz，2.15mHz，4.64mHz，0.01Hz，0.02154Hz，0.04642Hz，0.1Hz，0.21544Hz，0.46416Hz，1Hz，2.1544Hz，4.6416Hz，10Hz，20Hz，42Hz，60Hz，90Hz，220Hz，470Hz，1000Hz在Tref温度下对应的频率点分别为f1，f2，f3，f4，f5，f6，f7，f8，f9，f10，f11，f12，f13，f14，f15，f16，f17，f18，f19，f20；
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1.5进行沿logf轴方向的平移
依据式(5)将T1或T2温度各测试频率点的电导率值进行沿logf轴方向的平移，具体为：将各测试频率点的电导率分别平移至步骤1.4中得到的Tref温度下对应的频率点，完成沿logf轴方向平移；
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1.6计算变压器油交流电导活化能
根据式(6)与步骤1.5中得到的经过沿logf轴方向平移后的T1或T2温度下变压器油隙交流电导率频域谱，计算变压器油隙交流电导活化能ΔE2；
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1.7计算T温度各平移后的测试频率点的电导率在Tref温度下对应值
根据式(7)计算经过沿logf轴方向平移后的T1或T2等效交流电导率频域谱的各平移后的测试频率点f1，f2，f3，f4，f5，f6，f7，f8，f9，f10，f11，f12，f13，f14，f15，f16，f17，f18，f19，f20的电导率在Tref温度下对应值；
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1.8进行沿logσ轴方向的平移
依据式(8)，基于步骤1.5中得到经过沿logf轴方向平移后的T1或T2等效交流电导率频域谱，进行沿logσ轴方向的平移，具体为：将步骤1.5中得到等效交流电导率频域谱的平移后的各测试频率点的值平移至步骤1.7计算得到的Tref温度下对应值，完成logσ轴方向的平移；
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从而完成不同温度下的变压器油隙交流电导率频域谱在同一参考温度下的划归。
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