CN110009236B - 一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法 - Google Patents

一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法 Download PDF

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Abstract

一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,属于油纸绝缘老化状态评估领域,本申请获取不含水分油浸纸板频域介电特性基础数据曲线和不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据曲线,基于该频域介电响应曲线分频段定量评估油纸含水率、聚合度和电导率;本申请实现了通过变压器油纸绝缘的频域介电响应测试对老化后变压器油纸绝缘状态的准确评估,可以有效减小现场变压器绝缘老化评估的时间,对现场评估油纸绝缘设备绝缘老化状态及聚合度的评估具有重要意义。

Description

一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法
技术领域
一种店里电压器绝缘老化评估方法,属于油纸绝缘老化状态评估领域,尤其涉及一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法。
背景技术
油浸式电力变压器的可靠运行对保障电网稳定至关重要,在运行过程中变压器长期受到电-热-机械多因素联合老化的作用,内部油纸绝缘不断老化,严重威胁变压器的安全运行。
对于传统电力变压器而言,为准确评估变压器内部绝缘老化状态及聚合度,及时对变压器进行维护或更换,多采用化学分析法,如将变压器吊芯取纸样,测定变压器油、绝缘纸板中的含水量和绝缘纸板的聚合度,属于破坏性试验;或者对变压器油开展酸值、液相色谱(HPLC)、气相色谱(DGA)分析等。IEC导则及电力预防性试验中采用生成CO、CO2的比值、油中糠醛含量、绝缘纸板聚合度作为评判变压器绝缘老化程度的标准。对于老化气体分析(DGA)而言更适用于评价变压器内部绝缘老化的故障类型,因为不只是绝缘纸热分解产生CO2、CO气体,绝缘油中的局放现象也能生成,使得测量所得数据准确度不够,难以用以判断绝缘老化状态及聚合度。相比于老化气体,油中糠醛含量诊断绝缘整体老化状态的可靠度更高一些,但在运行油温过高时糠醛会出现分解消耗情况,糠醛含量平衡会随着油温波动,且热虹吸过滤器吸附处理、更换硅胶、滤油、补油、换油等操作都会导致测试所得的糠醛含量难以真实反映实际绝缘老化产生的糠醛含量,因此反映变压器内部绝缘老化最直接的判据为绝缘纸板聚合度下降程度,如何现场快速无损检测变压器内部油纸绝缘老化聚合度已是被广大国内外学者关注的焦点。
现阶段频域介电响应(FDS)由于其便于实现变压器现场检测,且测试过程中不易在测试设备内部造成电荷累积而被众多学者关注,但多数分析仅能定判断油纸绝缘老化趋势,不能定量计算老化程度,因此需要本申请提出的基于频域介电响应的油浸式电力变压器内部绝缘老化状态及聚合度定量评估方法解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,解决了现有技术无法进行现场变压器油纸绝缘老化状态及聚合度无损定量评估的工程技术问题。
本发明的一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,包括以下步骤:
步骤一、获取不含水分油浸纸板频域介电特性基础数据曲线;
步骤二、获取不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据曲线;
步骤三、通过测试得到变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线,并将其分为高频段、中频段和低频段;
步骤四、构建变压器等效介电模型,将变压器等效介电模型与步骤一所述的不含水分油浸纸板频域介电特性基础数据进行迭代运算,获取在步骤三所述高频段的频率点处的计算变压器等效介电模型的介电曲线与实测变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线的相对误差,当该相对误差达到最小时,得出模型油浸纸板的含水率;
步骤五、将步骤四得到油浸纸板含水率、变压器等效介电模型与步骤二所述不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据进行迭代运算,获取在步骤三所述低频段的频率点处计算变压器等效介电模型的介电曲线与实测变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线的相对误差,当该相对误差达到最小时,得出模型油浸纸板的聚合度;
步骤六、将步骤四得到的含水率、步骤五得到的聚合度与步骤二中不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据进行迭代运算,获取在步骤三所述中频段的频率点处计算变压器简化等效模型的介电曲线与实测变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线的相对误差,当该相对误差达到最小时,得出模型老化后变压器油的电导率。
进一步的,步骤一具体包括:
1.1、获取不同测试温度下,不含水分油浸纸板频域介电损耗因数数据,并构建不同温度下不含水分油浸纸板频域介电损耗因数曲线;
1.2、将不同温度下测试的不含水分油浸纸板频域介电损耗因数曲线归算处理,并得到不含水分油浸纸板的松弛弛豫时间活化能;
1.3、将所述归算数据的主曲线进行对数多项式拟合,获得不含水分油浸纸板介电损耗因数的拟合方程。
进一步的,所述归算方法包括:通过反向频温平移方程将各温度下测试的不含水油分浸纸板介电损耗因数曲线即各温度下油浸纸板的复合介电常数实部、虚部曲线平移至参考温度处,具体频温平移方程为:
Figure BDA0002022645600000021
所述活化能计算方法为:
Figure BDA0002022645600000022
其中:f(T1)为温度为T1下的频率,Hz;,f(T2)为温度为T2下的频率,Hz;ΔE(τ)为油浸纸板的弛豫时间活化能;k为玻尔兹曼常数,1.38×10-23J/K;T1、T2为测试温度,K。
进一步的,所述步骤二具体包括:
2.1、获得不同测试温度下,不同老化程度油浸纸板介电损耗因数数据,并构建不同温度下不同老化程度油浸纸板频域介电损耗因数曲线;
2.2、将不同温度下测试的不同老化程度油浸纸板频域介电损耗因数曲线归算处理,并得到不同老化程度油浸纸板的松弛弛豫时间活化能;
2.3、根据不同老化程度油浸纸板介电损耗因数归算数据的主曲线进行对数多项式方程拟合,得到多组介电损耗因数数据的拟合方程。
进一步的,步骤2.2所述不同老化程度油浸纸板介电损耗因数曲线归算方法与不含水分油浸纸板介电损耗因数曲线归算方法相同。
进一步的,步骤2.2所述不同老化程度油浸纸板松弛弛豫时间活化能的获得方法与不含水分油浸纸板松弛弛豫时间活化能的获得方法相同。
进一步的,步骤四所述变压器等效介电模型为:
Figure BDA0002022645600000031
Figure BDA0002022645600000032
其中:ε* p(ω,T)为油浸纸板的相对复介电常数;ε* w(ω,T)为水的相对复介电常数;ε* oil(ω,T)为变压器油的相对介电常数;
Figure BDA0002022645600000033
为含水油浸纸板复合截止相对介电常数;k为并联系数与油浸纸板含水率有关;α为为水在油浸纸板中的体积分数,%;ω为角频率,rad/s;T为测试温度,K;X值表示纸筒总厚度与高低压绕组间主绝缘厚度之比;Y值表示撑条总宽度与高低压绕组间主绝缘平均周长之比。
进一步的,步骤四所述得到含水率的方法包括:
将变压器等效模型中油浸质板复介电常数用所述含水油浸纸板复合截止相对介电常数
Figure BDA0002022645600000034
替换迭代计算;
将实测介电损耗曲线与迭代的不同含水率下油浸纸板计算的变压器等效模型的介电损耗曲线进行对比,直到步骤三所述高频段的各频率点下介电损耗相对误差达到最小时停止迭代运算,此时油浸纸板中含水率为所求含水率。
进一步的,步骤五所述得到聚合度方法包括:
步骤四中获得的含水率结合步骤二所述的不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据曲线与变压器等效模型的介电损耗曲线进行对比,同时调整不同老化程度油浸纸板基础数据介电常数的实部和虚部,直到步骤三所述低频段各频率点下介电损耗相对误差达到最小值时停止迭代运算,此时油浸纸板的聚合度为所求聚合度。
进一步的,所述步骤六所述得到电导率的方法包括:
构建变压器在步骤三所述中频段的介电损耗简化等效模型:
Figure BDA0002022645600000041
Figure BDA0002022645600000042
其中,σoil(T)为变压器油在温度T时的电导率;ε0为真空介电常数;
将步骤四得到的油浸纸板的含水率、步骤五中得到的油浸纸板的聚合度和骤二所述的不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据曲线与所述变压器简化等效模型的介电损耗曲线进行对比,同时调整变压器油的电导率,直到步骤三所述中频段各频率点下介电损耗相对误差达到最小值时停止迭代运算,此时变压器油的电导率为所求电导率。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
1.现有技术中对不同温度下油浸纸板的含水率也有研究,例如在《基于介电响应技术的变压器油纸绝缘含水率数值评估方法》中仅提出全频段频域介电曲线拟合迭代数值算法,现该方法可分析不同温度下变压器等效模型中油浸纸板的含水率,是针对受潮情况分析含水率,但经实验进一步发现,变压器油纸绝缘老化后的内部纸板老化,上述文章中的方法评估含水率明显过高,无法应用于老化后变压器油纸绝缘含水率评估,相比之下,本申请采用的测量不含水分油浸纸板在不同温度下的基础介电测试数据作为基础数据,通过测试得到变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线,构建变压器等效模型,选取所述频域介电损耗测试曲线的高频段,将不含水油浸纸板在不同温度下的基础数据曲线结合变压器等效模型,通过多次循环迭代计算,得到含水率,实现了油浸绝缘纸板含水率的定量诊断;可见,本申请含水率由于选频段进行迭代计算,克服现有技术的缺陷,适用于变压器油纸绝缘老化后含水量准确评估;
2、本申请采用测量不同温度下,不同老化程度的浸油纸板的介电测试数据,结合测试得到的含水率,选取所述频域介电损耗测试曲线的低频段,将不同老化程度浸油纸板介电损耗因数基础数据曲线经变压器等效模型多次循环迭代计算,得到模型内部浸油纸板的聚合度,无需大量实验或仿真分析,便可以实油浸纸板聚合度的定量诊断,相比传统经验公式的计算方法,计算过程更为简便,精度相对更高;
3、通过变压器简化等效模型,结合上述过程中得到的含水率、聚合度,选取上述频域介电损耗测试曲线的中频段,经循环迭代计算,得到等效简化模型老化后变压油的电导率,对变压器的老化状态做出定量诊断;
4、本发明实现了通过变压器油纸绝缘的频域介电响应测试对老化后变压器油纸绝缘状态的准确评估,在不同的频段下得到油浸纸板含水率、聚合度,将确定好的含水率,及相应聚合度下油浸纸板的介电常数进一步在中频曲线模型中进行变压器油电导率计算,解决了变压器老化后含水量无法评估,更无法计算油纸绝缘聚合度的实际问题,不仅规避了不同频率这一重要影响因素进行计算,提高了评估的准确率,简化了现场评估的工序、有效减小现场变压器绝缘老化评估的时间,本申请通过频域介电响应曲线进行老化后变压器油纸绝缘聚合度的定量评估,含水量的计算仅提高了计算油纸绝缘聚合度准确性,本申请针对绝缘纸(板)聚合度和含水率、变压器油电导率进行定量评估,进而实现定量评估变压器内部绝缘老化程度。
5、本申请采用分频段对变压器油纸绝缘模型频域介电响应曲线进行数值迭代计算,可以合理根据含水率、老化对油浸纸板频域介电响应曲线的影响规律,以及变压器等效模型结构频域介电响应数学计算方法对变压器油纸绝缘老化状态进行有效评估。如不分频段,老化与水分无法区分,例如现有的应用论文《基于介电响应技术的变压器油纸绝缘含水率数值评估方法》中仅提出全频段频域介电曲线拟合迭代数值算法将会使得变压器老化后含水量无法评估,且无法计算油纸绝缘聚合度。
附图说明
图1为本发明实施例的整体流程示意图;
图2为不同测试温度下不含水分油浸纸板介电损耗曲线及归算曲线;
图3为不同测试温度下老化30天油浸纸板介电损耗曲线及归算曲线;
图4为不同老化时间的油纸绝缘模型的介电损耗曲线;
图5为不同老化时间的油纸绝缘模型的介电损耗拟合计算曲线。
具体实施方式
为了进一步对本申请进行详细说明,以下将结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
在实验室条件下,本实施例的油浸式电力变压器内部绝缘老化状态及聚合度定量评估方法,包括以下步骤:
步骤一、获取不含水分油浸纸板频域介电特性基础数据曲线,具体的:
1.1、用普通绝缘纸板和45#环烷基变压器矿物绝缘油制作油浸纸板试样,对纯新不含水分的油浸纸板通过恒温箱保持测试温度分别为30℃、50℃、70℃,在不同温度下,应用介电响应诊断分析仪进行频域介电响应测试,获取不同测试温度下,不含水分油浸纸板频域介电损耗因数数据,并构建不同温度下不含水分油浸纸板频域介电损耗因数曲线;
1.2、温度对于绝缘纸板含水率及老化状态具有较大影响,如果不考虑温度因素,会使评估出现重大误差,因此,本实施例需要将不同温度下测试的不含水分油浸纸板频域介电损耗因数曲线归算处理,并得到不含水分油浸纸板的松弛弛豫时间活化能;
所述归算方法包括:通过反向频温平移方程将各温度下测试的不含水油分浸纸板介电损耗因数曲线即各温度下油浸纸板的复合介电常数实部、虚部曲线平移至参考温度30℃处,具体频温平移方程为:
Figure BDA0002022645600000061
所述活化能计算方法为:
Figure BDA0002022645600000062
其中:f(T1)为温度为T1下的频率,Hz;,f(T2)为温度为T2下的频率,Hz;ΔE(τ)为油浸纸板的弛豫时间活化能;k为玻尔兹曼常数,1.38×10-23J/K;T1、T2为测试温度,K。本实施例不同温度下不含水分油浸纸板复介电常数实部测试及归算曲线如图2所示,虚部实测及归算曲线如图3所示。
1.3、将所述归算数据的主曲线进行对数多项式拟合,获得不含水分油浸纸板介电损耗因数的拟合方程。
步骤二、获取不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据曲线,具体过程如下:
2.1、将制作好的油浸纸板试验放入老化烘箱中进行加速热老化试验,对老化后的油浸纸板试样间隔10天进行不同温度(30℃、50℃、70℃)下的频域介电损耗因数测试,获得不同测试温度下,不同老化程度油浸纸板介电损耗因数数据,并构建不同温度下不同老化程度油浸纸板频域介电损耗因数曲线;
2.2、将不同温度下测试的不同老化程度油浸纸板频域介电损耗因数曲线归算处理,并得到不同老化程度油浸纸板的松弛弛豫时间活化能,所述不同老化程度油浸纸板介电损耗因数曲线归算方法与不含水分油浸纸板介电损耗因数曲线归算方法相同,所述不同老化程度油浸纸板松弛弛豫时间活化能的获得方法与不含水分油浸纸板松弛弛豫时间活化能的获得方法相同具体测试及归算曲线如图4所示;
2.3、根据不同老化程度油浸纸板介电损耗因数归算数据的主曲线进行对数多项式方程拟合,得到多组介电损耗因数数据的拟合方程。
由于在非对数化的坐标下,测试数据的频率和损耗因数值跨越多个数量级,测试数据无法用有效的函数进行准确的曲线拟合,因此也无法获取合理的基础曲线数据,因此所述步骤1.3和步骤2.3中,将测试主曲线进行对数多项式拟合求取拟合方程,获得对数多项式拟合求取拟合方程后可以进行任意测试温度下30-70℃的反向平移归算,获取任意温度下的不同老化程度下的基础曲线数据,进而可以计算任意测试温度下30-70℃变压器油纸绝缘模型的聚合度、含水率、变压器油的电导率,而非仅限制于30℃,通过将数据对数化后应用多项式进行曲线拟合,拟合曲线准确度大大提高,准确获取了础计算数据。
步骤三、通过测试得到变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线,并将其分为高频段10-103Hz、中频段10-1-10Hz和低频段10-3-10-1Hz。
步骤四、在实验条件下制备变压器等效XY模型,模型比例为X=50%/、Y=30%,将制备好的等效模型在老化烘箱中进行加速老化试验,并间隔10天对老化后的等效模型进行30℃的频域介电响应测试,将变压器等效介电模型与步骤一所述的不含水分油浸纸板频域介电特性基础数据进行迭代运算,获取在步骤三所述高频段的频率点处的计算变压器等效介电模型的介电曲线与实测变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线的相对误差,当该相对误差达到最小时,得出模型油浸纸板的含水率;
进一步的,步骤四所述变压器等效介电模型为:
Figure BDA0002022645600000071
Figure BDA0002022645600000072
其中:ε* p(ω,T)为油浸纸板的相对复介电常数;ε* w(ω,T)为水的相对复介电常数;ε* oil(ω,T)为变压器油的相对介电常数;
Figure BDA0002022645600000073
为含水油浸纸板复合截止相对介电常数;k为并联系数与油浸纸板含水率有关;α为为水在油浸纸板中的体积分数,%;ω为角频率,rad/s;T为测试温度,K;X值表示纸筒总厚度与高低压绕组间主绝缘厚度之比;Y值表示撑条总宽度与高低压绕组间主绝缘平均周长之比。
具体的,所述得到含水率的方法包括:
将变压器等效模型中油浸质板复介电常数用所述含水油浸纸板复合截止相对介电常数
Figure BDA0002022645600000081
替换迭代计算;
将实测介电损耗曲线与迭代的不同含水率下油浸纸板计算的变压器等效模型的介电损耗曲线进行对比,直到步骤三所述高频段的各频率点下介电损耗相对误差达到最小时停止迭代运算,此时油浸纸板中含水率为所求含水率。
步骤五、将步骤四得到油浸纸板含水率、变压器等效介电模型与步骤二所述不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据进行迭代运算,获取在步骤三所述低频段的频率点处计算变压器等效介电模型的介电曲线与实测变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线的相对误差,当该相对误差达到最小时,得出模型油浸纸板的聚合度;
油浸纸板不同含水率影响其频域介电响应曲线的全频率段10-3-103Hz,但油浸纸板老化影响其频域介电响应曲线的低频10-3-10-1Hz和中频率段10-1-10Hz,而在高频段10-103Hz时,老化因素对频域介电响应曲线无影响,此频率段仅与水分相关,在变压器老化过程中纸板老化且会产生水分,因此为了定量区分水分与老化对油纸绝缘模型频域介电曲线的影响,在高频段先数值迭代计算出油浸纸板含水率,将模型中含水率确定后在根据低频段数值迭代计算聚合度,具体的,所述得到聚合度方法包括:
步骤四中获得的含水率结合步骤二所述的不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据曲线与变压器等效模型的介电损耗曲线进行对比,同时调整不同老化程度油浸纸板基础数据介电常数的实部和虚部,直到步骤三所述低频段各频率点下介电损耗相对误差达到最小值时停止迭代运算,此时油浸纸板的聚合度为所求聚合度。
步骤六、将步骤四得到的含水率、步骤五得到的聚合度与步骤二中不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据进行迭代运算,获取在步骤三所述中频段的频率点处计算变压器简化等效模型的介电曲线与实测变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线的相对误差,当该相对误差达到最小时,得出模型老化后变压器油的电导率。
由于变压器油纸等效模型在高频段10-103Hz与低频段10-3-10-1Hz时的不同频率的激励作用下,不同响应电流的流经途径不同,在高频段与低频段时电流较大部分流经纸板与撑条,较少流经油隙;因此在高频段模型迭代计算油浸纸板含水率及低频段计算油浸纸板聚合度时,计算的变压器油电导率较小,在中频段响应电流流经纸板与油隙部分,此时将高频段模型迭代计算油浸纸板含水率与低频段计算油浸纸板聚合度确定后计算中频段变压器油电导率;
具体的,步骤六所述得到电导率的方法包括:
构建变压器在步骤三所述中频段的介电损耗简化等效模型:
Figure BDA0002022645600000091
Figure BDA0002022645600000092
其中,σoil(T)为变压器油在温度T时的电导率;ε0为真空介电常数。
将步骤四得到的油浸纸板的含水率、步骤五中得到的油浸纸板的聚合度和骤二所述的不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据曲线与所述变压器简化等效模型的介电损耗曲线进行对比,同时调整变压器油的电导率,直到步骤三所述中频段各频率点下介电损耗相对误差达到最小值时停止迭代运算,此时变压器油的电导率为所求电导率。
为了证明本实施例的准确性,对油浸纸板的含水率、聚合度以及变压器油电导率测试结果与本实施例的计算结果对比如表1所示。
表1不同老化天数XY模型老化状态及聚合度实测与计算值
Mm:实测含水率;Cm:计算含水率;MD:实测聚合度;CD:计算聚合度;Cc:计算变压器油电导率
Figure BDA0002022645600000093
本发明的一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,实现了通过变压器油纸绝缘的频域介电响应测试对老化后变压器油纸绝缘状态的准确评估,可以有效减小现场变压器绝缘老化评估的时间,本发明采用分频段对变压器油纸绝缘模型频域介电响应曲线进行数值迭代计算,可以解决变压器老化后含水量无法评估,更无法计算油纸绝缘聚合度的实际问题,对现场评估油纸绝缘设备绝缘老化状态及聚合度的评估具有重要意义。
本发明的实施例的上述描述是为了示例和说明的目的而给出的,本发明未详细描述支出均为本领域技术人员公知的技术手段,它们并不是穷举性,也不意于将本发明限制于这些精确描述的内容,在上述教导的指引下,还可以有许多改动和变化。这些实施例被选中和描述仅是为了最好解释本发明的原理以及它们的实际应用,从而使得本领域技术人员能够更好地在各种实施例中并且使用适合于预期的特定使用的各种改动来应用本发明。因此,应当理解的是,本发明意欲覆盖在下面权利要求范围内的所有改动和等同。

Claims (8)

1.一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,其特征在于:
包括以下步骤:
步骤一、获取不含水分油浸纸板频域介电特性基础数据曲线,包括:
1.1、获取不同测试温度下,不含水分油浸纸板频域介电损耗因数数据,并构建不同温度下不含水分油浸纸板频域介电损耗因数曲线;
1.2、将不同温度下测试的不含水分油浸纸板频域介电损耗因数曲线归算处理,并得到不含水分油浸纸板的松弛弛豫时间活化能;
1.3、将归算数据的主曲线进行对数多项式拟合,获得不含水分油浸纸板介电损耗因数的拟合方程;
步骤二、获取不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据曲线,包括:
2.1、获得不同测试温度下,不同老化程度油浸纸板介电损耗因数数据,并构建不同温度下不同老化程度油浸纸板频域介电损耗因数曲线;
2.2、将不同温度下测试的不同老化程度油浸纸板频域介电损耗因数曲线归算处理,并得到不同老化程度油浸纸板的松弛弛豫时间活化能;
2.3、根据不同老化程度油浸纸板介电损耗因数归算数据的主曲线进行对数多项式方程拟合,得到多组介电损耗因数数据的拟合方程;
步骤三、通过测试得到变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线,并将其分为高频段、中频段和低频段;
步骤四、构建变压器等效介电模型,将变压器等效介电模型与步骤一所述的不含水分油浸纸板频域介电特性基础数据进行迭代运算,获取在步骤三所述高频段的频率点处的计算变压器等效介电模型的介电曲线与实测变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线的相对误差,当该相对误差达到最小时,得出模型油浸纸板的含水率;
步骤五、将步骤四得到油浸纸板含水率、变压器等效介电模型与步骤二所述不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据进行迭代运算,获取在步骤三所述低频段的频率点处计算变压器等效介电模型的介电曲线与实测变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线的相对误差,当该相对误差达到最小时,得出模型油浸纸板的聚合度;
步骤六、将步骤四得到的含水率、步骤五得到的聚合度与步骤二中不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据进行迭代运算,获取在步骤三所述中频段的频率点处计算变压器简化等效模型的介电曲线与实测变压器高低压绕组的频域介电损耗测试曲线的相对误差,当该相对误差达到最小时,得出模型老化后变压器油的电导率。
2.根据权利要求1所述一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,其特征在于:所述归算方法包括:通过反向频温平移方程将各温度下测试的不含水油分浸纸板介电损耗因数曲线即各温度下油浸纸板的复合介电常数实部、虚部曲线平移至参考温度处,具体频温平移方程为:
Figure FDA0004036758860000021
所述活化能计算方法为:
Figure FDA0004036758860000022
其中:f(T1)为温度为T1下的频率,Hz;f(T2)为温度为T2下的频率,Hz;ΔE(τ)为油浸纸板的弛豫时间活化能;k为玻尔兹曼常数,1.38×10-23J/K;T1、T2为测试温度,K。
3.根据权利要求1所述一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,其特征在于:步骤2.2所述不同老化程度油浸纸板介电损耗因数曲线归算方法与不含水分油浸纸板介电损耗因数曲线归算方法相同。
4.根据权利要求1所述一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,其特征在于:步骤2.2所述不同老化程度油浸纸板松弛弛豫时间活化能的获得方法与不含水分油浸纸板松弛弛豫时间活化能的获得方法相同。
5.根据权利要求1所述一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,其特征在于:步骤四所述变压器等效介电模型为:
Figure FDA0004036758860000023
Figure FDA0004036758860000024
其中:ε* p(ω,T)为油浸纸板的相对复介电常数;ε* w(ω,T)为水的相对复介电常数;ε* oil(ω,T)为变压器油的相对介电常数;
Figure FDA0004036758860000025
为含水油浸纸板复合截止相对介电常数;k为并联系数,与油浸纸板含水率有关;α为为水在油浸纸板中的体积分数,%;ω为角频率,rad/s;T为测试温度,K;X值表示纸筒总厚度与高低压绕组间主绝缘厚度之比;Y值表示撑条总宽度与高低压绕组间主绝缘平均周长之比。
6.根据权利要求5所述一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,其特征在于:步骤四所述得到含水率的方法包括:
将变压器等效模型中油浸质板复介电常数用所述含水油浸纸板复合截止相对介电常数
Figure FDA0004036758860000031
替换迭代计算;
将实测介电损耗曲线与迭代的不同含水率下油浸纸板计算的变压器等效模型的介电损耗曲线进行对比,直到步骤三所述高频段的各频率点下介电损耗相对误差达到最小时停止迭代运算,此时油浸纸板中含水率为所求含水率。
7.根据权利要求1所述一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,其特征在于:步骤五所述得到聚合度方法包括:
步骤四中获得的含水率结合步骤二所述的不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据曲线与变压器等效模型的介电损耗曲线进行对比,同时调整不同老化程度油浸纸板基础数据介电常数的实部和虚部,直到步骤三所述低频段各频率点下介电损耗相对误差达到最小值时停止迭代运算,此时油浸纸板的聚合度为所求聚合度。
8.根据权利要求5所述一种油浸式电力变压器内部绝缘老化程度定量评估方法,其特征在于:所述步骤六所述得到电导率的方法包括:
构建变压器在步骤三所述中频段的介电损耗简化等效模型:
Figure FDA0004036758860000032
Figure FDA0004036758860000033
其中,σoil(T)为变压器油在温度T时的电导率;ε0为真空介电常数;
将步骤四得到的油浸纸板的含水率、步骤五中得到的油浸纸板的聚合度和骤二所述的不同老化程度油浸纸板介电损耗因数基础数据曲线与所述变压器简化等效模型的介电损耗曲线进行对比,同时调整变压器油的电导率,直到步骤三所述中频段各频率点下介电损耗相对误差达到最小值时停止迭代运算,此时变压器油的电导率为所求电导率。
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