CN109917254A - 一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法 - Google Patents
一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109917254A CN109917254A CN201910346698.5A CN201910346698A CN109917254A CN 109917254 A CN109917254 A CN 109917254A CN 201910346698 A CN201910346698 A CN 201910346698A CN 109917254 A CN109917254 A CN 109917254A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- model
- oil
- sleeve pipe
- dielectric
- immersed sleeve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
本发明公开了一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法。首先获取油浸式套管的基本参数,然后建立油浸式套管频域介电响应模型,计算模型的初始参数,计算油浸式套管内绝缘在不同工况下的水分分布,根据内绝缘水分分布情况计算套管内绝缘阻抗值和频域介电谱,通过对比频域介电响应模型计算出的频域介电谱曲线与将实测介电谱曲线,完成频域介电响应模型参数调优。通过本发明提供油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法,能有效地计算处油浸式套管绝缘不同受潮状态的频域介电谱曲线。
Description
技术领域
本发明属于套管绝缘状态评估领域,具体涉及一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法。
背景技术
油浸式套管是大型电力变压器的重要构件,其绝缘性能的优劣直接影响套管甚至电力系统的安全可靠运行。绝缘受潮是导致油浸式套管内绝缘劣化的主要因素之一,绝缘中水分使绝缘性能明显下降、局部放电现象更易产生,最终绝缘击穿导致重大电力事故。
频域介电谱法由于其测试无损性、携带绝缘信息丰富、抗干扰性强等优点被应用于套管油纸绝缘状态评估领域中。但频域介电谱与套管内绝缘受潮之间的映射关系尚不明确,无法直接将频域介电谱曲线用于套管内绝缘受潮状态诊断。同时,不同水分含量套管内绝缘的频域介电谱曲线的测试样本制备难度极大,因此急需一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法。
发明内容
为了得到不同受潮状态下油浸式套管的频域介电谱曲线,本发明提供一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法,包括以下步骤:
第一步:油浸式套管的基本参数获取
读取油浸式套管绝缘结构设计参数,获取套管最大工作电压Um、导电杆外径r0、内绝缘最大外径rm、最外层极板长度ln、最内层极板长度l1、电容值C0;
测量不同水分含量mc油纸绝缘材料在频率f范围在0.001Hz至1kH下的电导率,其中测试频率点依次为0.001Hz,0.0022Hz,0.0046Hz,0.1Hz,0.22Hz,0.46Hz,1Hz,2Hz,5Hz,10Hz,20Hz,40Hz,70Hz,110Hz,220Hz,470Hz,1000Hz,形成电导率参数库σf,mc;
全新油浸式套管在f频率范围的实测介电谱曲线F0;
第二步:建立油浸式套管频域介电响应模型
建立油浸式套管频域介电响应模型,所述模型主要由电容元件和电阻元件组成;油浸式套管介电响应模型的层数为n,在套管内绝缘的n层模型中,第i层绝缘模型分为M部分,电阻Ri1和电阻Ri2串联,电容Ci1和电容Ci2串联,串联后的电阻Ri1、电阻Ri2、电容Ci1和电容Ci2并联连接,这四个元件组成第i1个小模块,按这种模式组成第i2个、第i3个、…、第iM个小模块,小模块之间用电阻Ri串联,组成第i层的介电响应模型,i=1,2,…,n,其中M为待定参数,初始化为15;不同层之间的介电响应模型使用串联连接,最终形成油浸式套管频域介电响应模型;
第三步:计算模型的初始参数
模型的初始参数包括电容初始值C0、电阻初始值R0和模型层数n,首先计算模型层数n,计算方式为
其中,k1为修正系数,值为常数10.6;d为厚度系数,值为1.2~1.5;εr相对介电常数,值为3.5;
计算模型电容初始值C0
模型电阻参数Rik的确定方法
其中,i=1,2,…,n;k=1,2,…,2M;
第四步:油浸式套管内绝缘水分分布获取
在有限元仿真软件中搭建油浸式套管绝缘水分扩散模型,在软件中将套管电容芯子的第i层绝缘均分为M个小区域,在每个小区域放置水分含量探针,小区域对应介电响应模型相应的小模块,计算套管内绝缘在不同工况下的水分分布mcim,m=1,2,…,M;
第四步:计算套管内绝缘阻抗值和频域介电谱
根据第二步、第三步和第四步,计算第i层的介电响应模型的第im个小模块中的电容Cik的电容值为2C0/M;第im个区域的水分代入电导率参数库σf,mc,可得到不同频率下第im个区域的电导率,通过式(3)计算电阻Rik的电阻值,i=1,2,…,n
得到模型电阻Rik和电容Cik参数后,在PSPICE软件中计算介电响应模型中的阻抗值z(ω);
根据计算所得的阻抗值z(ω),计算油浸式套管的介电谱
其中,ε′为相对介电常数实部,ε″为相对介电常数虚部,j为虚数单位;
第五步:模型参数调优
将全新油浸式套管在f频率范围的实测介电谱曲线F0与模型相应的曲线进行对比,通过梯度下降法调整模型的M和Ri值,使得模型介电谱曲线与初始曲线F0的误差小于1%,则停止调整参数,并输出最终的模型参数。
本发明的优点在于:
本发明提供了一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法,首先获取油浸式套管的基本参数,然后建立油浸式套管频域介电响应模型,计算模型的初始参数,计算油浸式套管内绝缘在不同工况下的水分分布,根据内绝缘水分分布情况计算套管内绝缘阻抗值和频域介电谱,通过对比频域介电响应模型计算出的频域介电谱曲线与将实测介电谱曲线,完成频域介电响应模型参数调优,最终得到。通过本发明提供油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法,能有效地计算处油浸式套管绝缘不同受潮状态的频域介电谱曲线。
附图说明
图1油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法流程图。
图2油浸式套管频域介电响应部分模型。
具体实施方式
下面对本发明进行进一步说明。
一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法,包括如下步骤:
第一步:油浸式套管的基本参数获取
读取油浸式套管绝缘结构设计参数,获取套管最大工作电压Um、导电杆外径r0、内绝缘最大外径rm、最外层极板长度ln、最内层极板长度l1、电容值C0;
测量不同水分含量mc油纸绝缘材料在频率f范围在0.001Hz至1kH下的电导率,其中测试频率点依次为0.001Hz,0.0022Hz,0.0046Hz,0.1Hz,0.22Hz,0.46Hz,1Hz,2Hz,5Hz,10Hz,20Hz,40Hz,70Hz,110Hz,220Hz,470Hz,1000Hz,形成电导率参数库σf,mc;
全新油浸式套管在f频率范围的实测介电谱曲线F0;
第二步:建立油浸式套管频域介电响应模型
建立油浸式套管频域介电响应模型,所述模型主要由电容元件和电阻元件组成;油浸式套管介电响应模型的层数为n,在套管内绝缘的n层模型中,第i层绝缘模型分为M部分,电阻Ri1和电阻Ri2串联,电容Ci1和电容Ci2串联,串联后的电阻Ri1、电阻Ri2、电容Ci1和电容Ci2并联连接,这四个元件组成第i1个小模块,按这种模式组成第i2个、第i3个、…、第iM个小模块,小模块之间用电阻Ri串联,组成第i层的介电响应模型,i=1,2,…,n,其中M为待定参数,初始化为15;不同层之间的介电响应模型使用串联连接,最终形成油浸式套管频域介电响应模型;
第三步:计算模型的初始参数
模型的初始参数包括电容初始值C0、电阻初始值R0和模型层数n,首先计算模型层数n,计算方式为
其中,k1为修正系数,值为常数10.6;d为厚度系数,值为1.2~1.5;εr相对介电常数,值为3.5;
计算模型电容初始值C0
模型电阻参数Rik的确定方法
其中,i=1,2,…,n;k=1,2,…,2M;
第四步:油浸式套管内绝缘水分分布获取
在有限元仿真软件中搭建油浸式套管绝缘水分扩散模型,在软件中将套管电容芯子的第i层绝缘均分为M个小区域,在每个小区域放置水分含量探针,小区域对应介电响应模型相应的小模块,计算套管内绝缘在不同工况下的水分分布mcim,m=1,2,…,M;
第四步:计算套管内绝缘阻抗值和频域介电谱
根据第二步、第三步和第四步,计算第i层的介电响应模型的第im个小模块中的电容Cik的电容值为2C0/M;第im个区域的水分代入电导率参数库σf,mc,可得到不同频率下第im个区域的电导率,通过式(3)计算电阻Rik的电阻值,i=1,2,…,n
得到模型电阻Rik和电容Cik参数后,在PSPICE软件中计算介电响应模型中的阻抗值z(ω);
根据计算所得的阻抗值z(ω),计算油浸式套管的介电谱
其中,ε′为相对介电常数实部,ε″为相对介电常数虚部,j为虚数单位;
第五步:模型参数调优
将全新油浸式套管在f频率范围的实测介电谱曲线F0与模型相应的曲线进行对比,通过梯度下降法调整模型的M和Ri值,使得模型介电谱曲线与初始曲线F0的误差小于1%,则停止调整参数,并输出最终的模型参数。
Claims (1)
1.一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步:油浸式套管的基本参数获取
读取油浸式套管绝缘结构设计参数,获取套管最大工作电压Um、导电杆外径r0、内绝缘最大外径rm、最外层极板长度ln、最内层极板长度l1、电容值C0;
测量不同水分含量mc油纸绝缘材料在频率f范围在0.001Hz至1kH下的电导率,其中测试频率点依次为0.001Hz,0.0022Hz,0.0046Hz,0.1Hz,0.22Hz,0.46Hz,1Hz,2Hz,5Hz,10Hz,20Hz,40Hz,70Hz,110Hz,220Hz,470Hz,1000Hz,形成电导率参数库σf,mc;
全新油浸式套管在f频率范围的实测介电谱曲线F0;
第二步:建立油浸式套管频域介电响应模型
建立油浸式套管频域介电响应模型,所述模型主要由电容元件和电阻元件组成;油浸式套管介电响应模型的层数为n,在套管内绝缘的n层模型中,第i层绝缘模型分为M部分,电阻Ri1和电阻Ri2串联,电容Ci1和电容Ci2串联,串联后的电阻Ri1、电阻Ri2、电容Ci1和电容Ci2并联连接,这四个元件组成第i1个小模块,按这种模式组成第i2个、第i3个、…、第iM个小模块,小模块之间用电阻Ri串联,组成第i层的介电响应模型,i=1,2,…,n,其中M为待定参数,初始化为15;不同层之间的介电响应模型使用串联连接,最终形成油浸式套管频域介电响应模型;
第三步:计算模型的初始参数
模型的初始参数包括电容初始值C0、电阻初始值R0和模型层数n,首先计算模型层数n,计算方式为
其中,k1为修正系数,值为常数10.6;d为厚度系数,值为1.2~1.5;εr相对介电常数,值为3.5;
计算模型电容初始值C0
模型电阻参数Rik的确定方法
其中,i=1,2,…,n;k=1,2,…,2M;
第四步:油浸式套管内绝缘水分分布获取
在有限元仿真软件中搭建油浸式套管绝缘水分扩散模型,在软件中将套管电容芯子的第i层绝缘均分为M个小区域,在每个小区域放置水分含量探针,小区域对应介电响应模型相应的小模块,计算套管内绝缘在不同工况下的水分分布mcim,m=1,2,…,M;
第四步:计算套管内绝缘阻抗值和频域介电谱
根据第二步、第三步和第四步,计算第i层的介电响应模型的第im个小模块中的电容Cik的电容值为2C0/M;第im个区域的水分代入电导率参数库σf,mc,可得到不同频率下第im个区域的电导率,通过式(3)计算电阻Rik的电阻值,i=1,2,…,n
得到模型电阻Rik和电容Cik参数后,在PSPICE软件中计算介电响应模型中的阻抗值z(ω);
根据计算所得的阻抗值z(ω),计算油浸式套管的介电谱
其中,ε′为相对介电常数实部,ε″为相对介电常数虚部,j为虚数单位;
第五步:模型参数调优
将全新油浸式套管在f频率范围的实测介电谱曲线F0与模型相应的曲线进行对比,通过梯度下降法调整模型的M和Ri值,使得模型介电谱曲线与初始曲线F0的误差小于1%,则停止调整参数,并输出最终的模型参数。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910346698.5A CN109917254B (zh) | 2019-04-27 | 2019-04-27 | 一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910346698.5A CN109917254B (zh) | 2019-04-27 | 2019-04-27 | 一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109917254A true CN109917254A (zh) | 2019-06-21 |
CN109917254B CN109917254B (zh) | 2020-04-03 |
Family
ID=66978602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910346698.5A Active CN109917254B (zh) | 2019-04-27 | 2019-04-27 | 一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109917254B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110726909A (zh) * | 2019-11-03 | 2020-01-24 | 西南交通大学 | 一种配电网电缆中间接头受潮程度的监测和判断方法 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102062746A (zh) * | 2010-11-09 | 2011-05-18 | 西南交通大学 | 一种基于电介质响应的油纸绝缘微水含量测量方法 |
CN102818974A (zh) * | 2012-07-13 | 2012-12-12 | 云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院 | 一种评估变压器主绝缘老化程度的方法 |
KR101293404B1 (ko) * | 2013-04-10 | 2013-08-16 | 주식회사 서원이에프씨 | 전력용 변압기 내의 수분 이동 특성을 적용한 전력용 변압기 절연물의 수분 진단 장비, 그리고 이를 이용한 전력용 변압기 내의 수분 이동 특성을 적용한 위험도 평가 방법 |
CN104793113A (zh) * | 2015-04-03 | 2015-07-22 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种变压器主绝缘系统老化状态评估方法和系统 |
CN107422234A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-12-01 | 西南交通大学 | 一种评估服役中牵引变压器绝缘受潮状态的方法 |
CN107462614A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-12 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于极化损耗和电导损耗的油纸绝缘含水量评估方法 |
CN107561419A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-09 | 西南交通大学 | 一种油浸式套管绝缘气泡效应风险的评估方法 |
CN107576856A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-01-12 | 西南交通大学 | 一种高压套管内绝缘不均匀受潮实验的方法 |
CN107576894A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-01-12 | 西南交通大学 | 一种冲击负荷下套管内绝缘受潮实验的方法 |
CN107609251A (zh) * | 2017-09-06 | 2018-01-19 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于fds的油纸电容式套管串联极化模型建模方法 |
CN108037370A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-05-15 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种实际工况下高压套管受潮状态的评估方法 |
CN108593722A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-28 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 基于介电响应特性的变压器绝缘纸板受潮定量评估方法 |
CN108982603A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-11 | 西南交通大学 | 一种油浸式套管受潮状态的测试方法 |
-
2019
- 2019-04-27 CN CN201910346698.5A patent/CN109917254B/zh active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102062746A (zh) * | 2010-11-09 | 2011-05-18 | 西南交通大学 | 一种基于电介质响应的油纸绝缘微水含量测量方法 |
CN102818974A (zh) * | 2012-07-13 | 2012-12-12 | 云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院 | 一种评估变压器主绝缘老化程度的方法 |
KR101293404B1 (ko) * | 2013-04-10 | 2013-08-16 | 주식회사 서원이에프씨 | 전력용 변압기 내의 수분 이동 특성을 적용한 전력용 변압기 절연물의 수분 진단 장비, 그리고 이를 이용한 전력용 변압기 내의 수분 이동 특성을 적용한 위험도 평가 방법 |
CN104793113A (zh) * | 2015-04-03 | 2015-07-22 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种变压器主绝缘系统老化状态评估方法和系统 |
CN107561419A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-09 | 西南交通大学 | 一种油浸式套管绝缘气泡效应风险的评估方法 |
CN107422234A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-12-01 | 西南交通大学 | 一种评估服役中牵引变压器绝缘受潮状态的方法 |
CN107576856A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-01-12 | 西南交通大学 | 一种高压套管内绝缘不均匀受潮实验的方法 |
CN107576894A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-01-12 | 西南交通大学 | 一种冲击负荷下套管内绝缘受潮实验的方法 |
CN107462614A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-12 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于极化损耗和电导损耗的油纸绝缘含水量评估方法 |
CN107609251A (zh) * | 2017-09-06 | 2018-01-19 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于fds的油纸电容式套管串联极化模型建模方法 |
CN108037370A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-05-15 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种实际工况下高压套管受潮状态的评估方法 |
CN108593722A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-28 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 基于介电响应特性的变压器绝缘纸板受潮定量评估方法 |
CN108982603A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-11 | 西南交通大学 | 一种油浸式套管受潮状态的测试方法 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
DONGYANG WANG: "Modeling the low frequency domain dielectric response of oil-paper insulation", 《2016 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON HIGH VOLTAGE ENGINEERING AND APPLICATION (ICHVE)》 * |
XIANLANG LI: "Three types of moisture diffusion mode in oil-paper insulation", 《2012 ANNUAL REPORT CONFERENCE ON ELECTRICAL INSULATION AND DIELECTRIC PHENOMENA》 * |
刘君: "变压器油纸绝缘微水扩散暂态的电介质频率响应", 《中国电机工程学报》 * |
廖瑞金: "变压器油纸绝缘含水量定量评估的频域介电特征参量研究", 《电工技术学报》 * |
徐肖伟: "介电模型的油浸式套管受潮状态评估", 《云南电力技术》 * |
徐肖伟: "水分对电容式油纸绝缘套管频域介电谱的影响", 《绝缘材料》 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110726909A (zh) * | 2019-11-03 | 2020-01-24 | 西南交通大学 | 一种配电网电缆中间接头受潮程度的监测和判断方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109917254B (zh) | 2020-04-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107609251B (zh) | 一种基于fds的油纸电容式套管串联极化模型建模方法 | |
CN105277857B (zh) | 一种在线监测变压器套管受潮缺陷的方法 | |
CN104764985B (zh) | 一种基于参数辨识估计油纸绝缘系统低频介损方法 | |
CN108828413B (zh) | 基于介电响应特性的变压器绝缘纸板老化定量评估方法 | |
CN104914364B (zh) | 电容式油纸变压器套管绝缘状态评估的方法 | |
CN108089038B (zh) | 分析绕组缺陷致热对油纸绝缘性能影响的试验装置及方法 | |
CN105158725B (zh) | 一种基于多维影响量的电能表计量准确性评估方法 | |
CN106093614A (zh) | 一种回复电压初始斜率评估变压器绝缘状态的方法 | |
CN109116156A (zh) | 一种基于互感器输出信号确定输电线路线损的方法和装置 | |
CN110045245B (zh) | 一种油浸式变压器套管x蜡含量的评估方法 | |
CN109917254A (zh) | 一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法 | |
CN111337797A (zh) | 基于修正Debye模型的XLPE电力电缆主绝缘不均匀热老化状态评估方法 | |
CN106599384A (zh) | 一种适应两种边界温度的电缆暂态温升获取方法 | |
CN107145637A (zh) | 基于Kriging模型的套管电容芯子电场优化方法 | |
CN210005675U (zh) | 一种低电压等级cvt试验装置 | |
CN109188215B (zh) | 一种乙丙橡胶电缆终端绝缘层不同劣化故障模拟和测试方法 | |
Yuan et al. | Simulation analysis on FDS of power transformer by FEM approach | |
CN103267912B (zh) | 一种直流输电穿墙套管风险评估系统及风险评估方法 | |
Sharma et al. | Development of reference SFRA plot of transformer at design stage using high frequency modelling | |
CN108593714B (zh) | 一种基于变压器内置油纸绝缘试样介电响应特性的变压器内水分测量系统 | |
Bang et al. | Modeling and simulation of HTS cables for scattering parameter analysis | |
CN112699578A (zh) | 针对电机线棒表面电场与温度的快速检验方法 | |
CN113777445B (zh) | 考虑电导效应和不均匀老化变压器油纸绝缘系统的改进xy模型构建方法 | |
Cui et al. | Analysis of oil paper insulation state based on frequency domain spectroscopy | |
Yuan et al. | Transformer bushing insulation defect detection method based on 3D surface map |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |