CN114354698A - 一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法 - Google Patents

一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法 Download PDF

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CN114354698A CN202111461289.3A CN202111461289A CN114354698A CN 114354698 A CN114354698 A CN 114354698A CN 202111461289 A CN202111461289 A CN 202111461289A CN 114354698 A CN114354698 A CN 114354698A
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Abstract

水分是变压器套管绝缘故障的主要原因之一。本发明公开了一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法，根据本发明公开的评估方法，搭建变压器套管高压振荡波测量平台，获取高压振荡波信号，确定高压振荡波信号的有效值，得到幅频特性曲线，对幅频特性曲线提取特征参量，并计算特征参量的有效系数和冰晶的占比率，实现在高寒环境下变压器套管水分含量的准确评估，为变压器套管的安全运行提供参考依据。

Description

一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法
技术领域
本发明属于变压器套管性能评估领域，具体涉及一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法。
背景技术
套管是变压器必不可少的外部连接组件，起到支撑和绝缘的重要作用。然而，套管在长期运行中，受到电、热的作用发生老化会产生水分，且在外力作用下也会使得密封圈松散导致外部水分侵入，造成套管绝缘性能下降。对于长期在高寒环境下运行的套管，当套管停运检修时，其内部部分水分会从油中析出凝结成冰晶，此时通过测量套管的末屏对地绝缘电阻或者电容量来反映套管的水分含量，会造成套管水分含量的评估结果偏小，从而影响对套管绝缘性能的正确判断。目前，关于变压器套管水分含量的评估方法都未考虑高寒环境下套管内部水分凝结成冰晶的情况，不适用于温差较大或高寒的地区，因此，现需一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法。
发明内容
为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法，该方法直观有效，其方法步骤如下：
第一步：搭建高压振荡波测量平台
搭建变压器套管高压振荡波测量平台，主要包含套管(1)，变压器(2)，接线端子(3)，末屏测量端子(4)，法兰(5)，高压直流源(6)，限流电阻(7)，可调电感(8)，高频开关(9)，示波器(10)；
所述变压器套管高压振荡波测量平台中，高压直流源(6)、限流电阻(7)、可调电感(8)串联连接，接线端子(3)与可调电感(8)相连，示波器(10)和末屏测量端子(4)连接来测量变压器套管的高压振荡波信号，高频开关(9)从限流电阻(7)和可调电感(8)之间引出接地，高压直流源(6)和示波器(10)均接地；
第二步：测量高压振荡波信号
1)使用电容测试仪测试出套管的电容值C；
2)测量谐振频率fi从10kHz到1000kHz，间隔为10kHz，根据式(1)计算每个谐振频率对应的电感值Li，i取1，2，3，…，100；
Figure BDA0003389880750000011
3)测量高压振荡波信号步骤为：先使高频开关(9)处于断开状态，高压直流源(6)升高电压至变压器套管额定直流电压，闭合高频开关(9)，示波器(10)采集高压振荡波信号，分别调节可调电感(8)至Li，测量谐振频率fi时的高压振荡波信号Si(j)，每个高压振荡波信号Si(j)采集n个数据点，i取1，2，3，…，100；j取1，2，3，…，n；
第三步：获取幅频特性曲线
根据式(2)计算每个高压振荡波信号Si(j)的有效值Qi：
Figure BDA0003389880750000012
把测量谐振频率fi和有效值Qi通过二次插值法拟合得到幅频特性曲线Q(f)，幅频特性曲线Q(f)横轴是频率f，纵轴是有效值Q；
第四步：幅频特性曲线特征参量提取
1)根据式(3)计算幅频特性曲线Q(f)的近邻尺度NS：
Figure BDA0003389880750000013
式(3)中，Q0(f)是变压器套管出厂时测试计算得到的幅频特性曲线；
2)根据式(4)计算幅频特性曲线Q(f)的归化参量NP：
Figure BDA0003389880750000021
Figure BDA0003389880750000022
Figure BDA0003389880750000023
式(6)中，Q0i是变压器套管出厂时测量计算的高压振荡波信号有效值，i取1，2，3，…，100；
3)根据式(7)计算幅频特性曲线Q(f)的裕度因子MF：
Figure BDA0003389880750000024
式(7)中，Qmax是有效值Qi中的最大值，i取1，2，3，…，100；
第五步：计算特征参量的有效系数
1)根据式(8)计算近邻尺度NS的有效系数t1：
Figure BDA0003389880750000025
式(8)中，Q0max是变压器套管出厂时测量计算的高压振荡波信号有效值Q0i中的最大值，i取1，2，3，…，100；
2)根据式(9)计算归化参量NP的有效系数t2：
Figure BDA0003389880750000026
式(9)中，Qmin是有效值Qi中的最小值，i取1，2，3，…，100；
3)根据式(10)计算裕度因子MF的有效系数t3：
Figure BDA0003389880750000027
第六步：评估变压器套管水分含量
1)根据式(11)计算冰晶的占比率ICP：
Figure BDA0003389880750000028
式(11)中，T是评估套管水分含量时的外界环境温度，单位为K；
2)根据式(12)计算变压器套管的水分含量Wc：
Figure BDA0003389880750000029
当水分含量Wc≤2％时，套管处于轻微受潮状态；当水分含量2％＜Wc≤4％时，套管处于中度受潮状态；当水分含量Wc＞4％时，套管处于重度受潮状态，需要更换套管。
本发明的优点在于：
本发明提供了一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法，搭建变压器套管高压振荡波测量平台，获取高压振荡波信号，确定高压振荡波信号的有效值，得到幅频特性曲线，对幅频特性曲线提取特征参量，并计算特征参量的有效系数和冰晶的占比率，实现在高寒环境下变压器套管水分含量的准确评估。该方法克服了温度的影响，考虑了高寒环境下套管内部水分凝结成冰晶的情况，能准确有效的评估套管水分含量。
附图说明
图1一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法的流程图
图2一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法的测量平台示意图
具体实施方式
下面结合附图进一步详述，具体方法步骤如下：
第一步：搭建高压振荡波测量平台
搭建变压器套管高压振荡波测量平台，主要包含套管(1)，变压器(2)，接线端子(3)，末屏测量端子(4)，法兰(5)，高压直流源(6)，限流电阻(7)，可调电感(8)，高频开关(9)，示波器(10)；
所述变压器套管高压振荡波测量平台中，高压直流源(6)、限流电阻(7)、可调电感(8)串联连接，接线端子(3)与可调电感(8)相连，示波器(10)和末屏测量端子(4)连接来测量变压器套管的高压振荡波信号，高频开关(9)从限流电阻(7)和可调电感(8)之间引出接地，高压直流源(6)和示波器(10)均接地；
第二步：测量高压振荡波信号
1)使用电容测试仪测试出套管的电容值C；
2)测量谐振频率fi从10kHz到1000kHz，间隔为10kHz，根据式(1)计算每个谐振频率对应的电感值Li，i取1，2，3，…，100；
Figure BDA0003389880750000031
3)测量高压振荡波信号步骤为：先使高频开关(9)处于断开状态，高压直流源(6)升高电压至变压器套管额定直流电压，闭合高频开关(9)，示波器(10)采集高压振荡波信号，分别调节可调电感(8)至Li，测量谐振频率fi时的高压振荡波信号Si(j)，每个高压振荡波信号Si(j)采集n个数据点，i取1，2，3，…，100；j取1，2，3，…，n；
第三步：获取幅频特性曲线
根据式(2)计算每个高压振荡波信号Si(j)的有效值Qi：
Figure BDA0003389880750000032
把测量谐振频率fi和有效值Qi通过二次插值法拟合得到幅频特性曲线Q(f)，幅频特性曲线Q(f)横轴是频率f，纵轴是有效值Q；
第四步：幅频特性曲线特征参量提取
1)根据式(3)计算幅频特性曲线Q(f)的近邻尺度NS：
Figure BDA0003389880750000033
式(3)中，Q0(f)是变压器套管出厂时测试计算得到的幅频特性曲线；
2)根据式(4)计算幅频特性曲线Q(f)的归化参量NP：
Figure BDA0003389880750000034
Figure BDA0003389880750000041
Figure BDA0003389880750000042
式(6)中，Q0i是变压器套管出厂时测量计算的高压振荡波信号有效值，i取1，2，3，…，100；
3)根据式(7)计算幅频特性曲线Q(f)的裕度因子MF：
Figure BDA0003389880750000043
式(7)中，Qmax是有效值Qi中的最大值，i取1，2，3，…，100；
第五步：计算特征参量的有效系数
1)根据式(8)计算近邻尺度NS的有效系数t1：
Figure BDA0003389880750000044
式(8)中，Q0max是变压器套管出厂时测量计算的高压振荡波信号有效值Q0i中的最大值，i取1，2，3，…，100；
2)根据式(9)计算归化参量NP的有效系数t2：
Figure BDA0003389880750000045
式(9)中，Qmin是有效值Qi中的最小值，i取1，2，3，…，100；
3)根据式(10)计算裕度因子MF的有效系数t3：
Figure BDA0003389880750000046
第六步：评估变压器套管水分含量
1)根据式(11)计算冰晶的占比率ICP：
Figure BDA0003389880750000047
式(11)中，T是评估套管水分含量时的外界环境温度，单位为K；
2)根据式(12)计算变压器套管的水分含量Wc：
Figure BDA0003389880750000048
当水分含量Wc≤2％时，套管处于轻微受潮状态；当水分含量2％＜Wc≤4％时，套管处于中度受潮状态；当水分含量Wc＞4％时，套管处于重度受潮状态，需要更换套管。

Claims (1)

1.一种适用于高寒环境下变压器套管水分含量的评估方法，其特征在于，方法步骤如下：
第一步：搭建高压振荡波测量平台
搭建变压器套管高压振荡波测量平台，主要包含套管(1)，变压器(2)，接线端子(3)，末屏测量端子(4)，法兰(5)，高压直流源(6)，限流电阻(7)，可调电感(8)，高频开关(9)，示波器(10)；
所述变压器套管高压振荡波测量平台中，高压直流源(6)、限流电阻(7)、可调电感(8)串联连接，接线端子(3)与可调电感(8)相连，示波器(10)和末屏测量端子(4)连接来测量变压器套管的高压振荡波信号，高频开关(9)从限流电阻(7)和可调电感(8)之间引出接地，高压直流源(6)和示波器(10)均接地；
第二步：测量高压振荡波信号
1)使用电容测试仪测试出套管的电容值C；
2)测量谐振频率fi从10kHz到1000kHz，间隔为10kHz，根据式(1)计算每个谐振频率对应的电感值Li，i取1，2，3，…，100；
Figure FDA0003389880740000011
3)测量高压振荡波信号步骤为：先使高频开关(9)处于断开状态，高压直流源(6)升高电压至变压器套管额定直流电压，闭合高频开关(9)，示波器(10)采集高压振荡波信号，分别调节可调电感(8)至Li，测量谐振频率fi时的高压振荡波信号Si(j)，每个高压振荡波信号Si(j)采集n个数据点，i取1，2，3，…，100；j取1，2，3，…，n；
第三步：获取幅频特性曲线
根据式(2)计算每个高压振荡波信号Si(j)的有效值Qi：
Figure FDA0003389880740000012
把测量谐振频率fi和有效值Qi通过二次插值法拟合得到幅频特性曲线Q(f)，幅频特性曲线Q(f)横轴是频率f，纵轴是有效值Q；
第四步：幅频特性曲线特征参量提取
1)根据式(3)计算幅频特性曲线Q(f)的近邻尺度NS：
Figure FDA0003389880740000013
式(3)中，Q0(f)是变压器套管出厂时测试计算得到的幅频特性曲线；
2)根据式(4)计算幅频特性曲线Q(f)的归化参量NP：
Figure FDA0003389880740000014
Figure FDA0003389880740000015
Figure FDA0003389880740000016
式(6)中，Q0i是变压器套管出厂时测量计算的高压振荡波信号有效值，i取1，2，3，…，100；
3)根据式(7)计算幅频特性曲线Q(f)的裕度因子MF：
Figure FDA0003389880740000017
式(7)中，Qmax是有效值Qi中的最大值，i取1，2，3，…，100；
第五步：计算特征参量的有效系数
1)根据式(8)计算近邻尺度NS的有效系数t1：
Figure FDA0003389880740000021
式(8)中，Q0max是变压器套管出厂时测量计算的高压振荡波信号有效值Q0i中的最大值，i取1，2，3，…，100；
2)根据式(9)计算归化参量NP的有效系数t2：
Figure FDA0003389880740000022
式(9)中，Qmin是有效值Qi中的最小值，i取1，2，3，…，100；
3)根据式(10)计算裕度因子MF的有效系数t3：
Figure FDA0003389880740000023
第六步：评估变压器套管水分含量
1)根据式(11)计算冰晶的占比率ICP：
Figure FDA0003389880740000024
式(11)中，T是评估套管水分含量时的外界环境温度，单位为K；
2)根据式(12)计算变压器套管的水分含量Wc：
Figure FDA0003389880740000025
当水分含量Wc≤2％时，套管处于轻微受潮状态；当水分含量2％＜Wc≤4％时，套管处于中度受潮状态；当水分含量Wc＞4％时，套管处于重度受潮状态，需要更换套管。
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