CN109030954B - 一种基于变电压异频介损评估油纸绝缘水分的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于变电压异频介损曲线定量评估油纸绝缘水分的方法。传统的工频介损试验，只能反映设备在工频某一电压下设备的介损情形。本发明在异于工频的附近频率，对油纸绝缘类设备进行升压和降压试验，获得变电压异频介损曲线；满足曲线特征后，对变电压异频介损曲线特性进行提取，结合数值模型库进行比对分析，对油纸绝缘类设备内的含水量进行定量分析，从而定量地判断油纸绝缘类设备的绝缘情况。本发明通过将异频介损曲线中，升降压曲线之间的有效面积与设备的含水量进行定量关联，大大简化、提高了设备含水量检测的操作与精确度。
Description
技术领域
本发明属于油纸绝缘类设备状态监测评估领域，具体地说是一种基于变电压异频价损评估油纸绝缘水分的方法。
背景技术
油纸绝缘类电力变压器，在制造过程中和运行条件下，由于制作工艺的缺陷或者设备受环境影响，导致其内部含水量高于设备正常水平；特别是设备长期处于湿度较大的潮湿环境下，设备容易受潮，导致内部水分增加，从而危及设备运行，甚至对电网运行造成经济损失，引发安全事故。因此，对于油纸绝缘类设备的含水量进行定量分析具有实际工程意义。
油纸绝缘类设备的水分检测，常见的有介电响应和油中微水提取等方法，上述方法中，介电响应试验由于其测试时间较长，测试电压较低，不能充分反映设备在其运行电压下的特征，油中微水提取需要对设备进行取样分析，取样点受限制，样本代表性差，且每次取样可能引入外界因素，对设备造成二次破坏，均具有一定的缺陷。
传统的工频介损试验，只能反映设备在工频某一电压下设备的介损情形，未能充分利用该频段下利用设备在不同电压激励下的响应进行水分判断。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明提供一种基于变电压异频介损评估油纸绝缘水分的方法，其通过在对油纸绝缘类设备在异于工频的频段附近对设备进行试验，将含水量与异频介损曲线的特征进行联系，获得二者的对应关系，以定量判断设备含水情况。
本发明采用的技术方案是：一种基于变电压异频介损评估油纸绝缘水分的方法，其在异于工频的附近频率，对油纸绝缘类设备进行升压和降压试验，获得变电压异频介损曲线；
如油纸绝缘类设备仅存在含水量超标缺陷时，油纸绝缘类设备的变电压异频介损曲线会呈现出如下特征：右端闭合，左端呈现开口形状，升压曲线位于降压曲线下方，二者之间存在有效面积，该有效面积与含水量具有定量关系；
满足曲线特征后，对变电压异频介损曲线特性进行提取，结合数值模型库进行比对分析，对油纸绝缘类设备内的含水量进行定量分析，从而定量地判断油纸绝缘类设备的绝缘情况。
本发明的测试频率为不同于工频的附近频段的异频，可以有效避免现场测试时电网设备等工频干扰，大大增强测试方法的抗干扰强度。测试过程分为升压、降压两个过程，电压范围可在0到额定电压值之间变化。本发明将设备的含水量与变电压异频介损曲线特征关联在一起，从二者的对应关系，定量判断设备含水情况。
作为上述技术方案的补充，试验中，保持升降过程测试电压测试点一致，每次升降压过程中，两次施加电压的时间间隔控制在相同范围内并保证合适的裕度，保证被测试设备有足够的电压恢复时间。
作为上述技术方案的补充，适用于油纸绝缘类设备只存在含水量超标缺陷，且没有老化、局放放电缺陷。除了含水量，其他缺陷情况不能应用本发明的方法对设备含水量进行评估。
作为上述技术方案的补充，所述异频的频率选用40-45Hz或55-60H，优选为40Hz、45Hz、55Hz或60H。
作为上述技术方案的补充，测试电源选用与被测试设备电压等级相当的电源，至少提供其额定运行电压的0.1倍电源，否则影响含水量判定结果。
作为上述技术方案的补充，满足曲线特征后，将最低测试电压处的升压曲线与降压曲线连接，形成闭合回环，将此闭合回环的面积进行计算并归一化后，进行含水量计算，其公式如下：
式中，MC为设备含水量，Sω为归算到50Hz下的标准有效面积，与升降电压值和温度有关，A为指前因子，即阿伦尼乌斯常数，K为玻尔兹曼常数，T为温度，其值等于设备油温与环境温度的换算温度，近似用T＝0.68T油温+0.32T环境计算，ε为介电常数，tanδ1为降压曲线介损值，tanδ2为升压曲线介损值。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：1)选用异于工频的附近频段，对设备进行测试，可以有效避免电网设备等工频电磁波干扰。2)整套测试实验所需时间较短，可通过自动化升降压设置，大大减少人工操作复杂度及测试周期，提高试验效率。3)通过将异频介损曲线中，升降压曲线之间的有效面积与设备的含水量进行定量关联，大大简化、提高了设备含水量检测的操作与精确度。
附图说明
图1为本发明实施例中变电压异频介损曲线图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
在对油纸类设备进行异频介损试验时，首先确定该设备是否至多只有含水量超标的缺陷，如果确定只有含水量问题，则可以对设备进行测试，异频的频率选用40Hz、45Hz、55Hz或60H。测试电源选用与被测试设备电压等级相当的电源，至少能够提供其额定运行电压的0.1倍电源，否则其测量精确度受到局限。测试过程分为两个过程，首先为升压过程，升压时，外施电压从1V等较低电压开始，按照一定电压梯度，逐渐升至最高测试电压，每两个施加电压之间留有一定的时间裕度且时间长度保留一致。降压过程与升压过程相反，从最高测试电压，逐渐降至最低，且测试电压值与升压过程保持一致。
将测试结果绘制成tanδ-U曲线，如果曲线特征满足：右端曲线最高测试电压处闭合，左侧最低测试电压处，降压过程高于升压过程。满足曲线特征后，将最低测试电压处的升压曲线与降压曲线连接起来，形成闭合回环，将此闭合回环的面积进行计算并归一化后，可以与含水量进行定量分析。
式中，MC为设备含水量，Sω为归算到50Hz下的标准有效面积，A为指前因子，即阿伦尼乌斯常数，K为玻尔兹曼常数，T为温度，其值等于设备油温与环境温度的换算温度，可近似用T＝0.68T油温+0.32T环境计算，ε为介电常数，tanδ1为降压曲线介损值，tanδ2为升压曲线介损值。
通过上述公式，即可利用变电压异频介损曲线对设备的含水量进行定量计算。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，并不能因此理解为对本发明保护范围的限制，也并非对本发明的结构作任何形式上的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于变电压异频介损评估油纸绝缘水分的方法，其特征在于，在异于工频的附近频率，对油纸绝缘类设备进行升压和降压试验，获得变电压异频介损曲线；
如油纸绝缘类设备仅存在含水量超标缺陷时，油纸绝缘类设备的变电压异频介损曲线会呈现出如下特征：右端闭合，左端呈现开口形状，升压曲线位于降压曲线下方，二者之间存在有效面积，该有效面积与含水量具有定量关系；
满足曲线特征后，对变电压异频介损曲线特性进行提取，结合数值模型库进行比对分析，对油纸绝缘类设备内的含水量进行定量分析，从而定量地判断油纸绝缘类设备的绝缘情况；
满足曲线特征后，将最低测试电压处的升压曲线与降压曲线连接，形成闭合回环，将此闭合回环的面积进行计算并归一化后，进行含水量计算，其公式如下：
式中，MC为设备含水量，Sω为50Hz下的标准有效面积，A为指前因子，即阿伦尼乌斯常数，K为玻尔兹曼常数，T为温度，其值等于设备油温与环境温度的换算温度，近似用T＝0.68T油温+0.32T环境计算，ε为介电常数，tanδ1为降压曲线介损值，tanδ2为升压曲线介损值。
2.根据权利要求1所述的基于变电压异频介损评估油纸绝缘水分的方法，其特征在于，试验中，保持升降过程测试电压测试点一致，每次升降压过程中，两次施加电压的时间间隔控制在相同范围内并保证合适的裕度，保证被测试设备有足够的电压恢复时间。
3.根据权利要求1或2所述的基于变电压异频介损评估油纸绝缘水分的方法，其特征在于，适用于油纸绝缘类设备只存在含水量超标缺陷，且没有老化、局放放电缺陷。
4.根据权利要求1或2所述的基于变电压异频介损评估油纸绝缘水分的方法，其特征在于，所述异频的频率选用40-45Hz或55-60Hz。
5.根据权利要求4所述的基于变电压异频介损评估油纸绝缘水分的方法，其特征在于，所述异频的频率选用40Hz、45Hz、55Hz或60Hz。
6.根据权利要求1或2所述的基于变电压异频介损评估油纸绝缘水分的方法，其特征在于，测试电源选用与被测试设备电压等级相当的电源，至少提供其额定运行电压的0.1倍电源。
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