种新型油浸式变压器绝缘纸板含水量检测方法_黎刚

一种新型油浸式变压器绝缘纸板含水量检测方法_黎刚

第32卷第2期

doi：10.3969/j.issn.1008-0198.2012.02.013

湖南电力

HUNANELECTRICPOWER

2012年4月

一种新型油浸式变压器绝缘纸板

含水量检测方法

112222

黎刚，李喜桂，叶会生，刘赟，黄海波，刘兴文

（1.湖南省电力公司，湖南长沙410007；2.湖南省电力公司科学研究院，湖南长沙410007）

要：变压器绝缘纸板绝缘材料中含有过高的水分，会加速变压器的老化，还会带来绝缘性能下降等危害，因此测试变压器绝缘纸的水含量十分必要。本文主要介绍一种综摘

合采用极化—去极化电流和频域（变频）分析对变压器进行含量水量测试的方法，并列举现场应用实例，应用结果证明该方法的实用性。关键词：变压器；水分；绝缘件；检测中图分类号：TM855．1文献标识码：B

文章编号：1008-0198（2012）02-0043-04

Anewmoisturecontentmeasurementmethodforoil-immersed

transformerinsulationplate

LIGang1，LIXi-gui1，YEHui-sheng2，LIUYun2，HUANGHai-bo2，LIUXing-wen2

（1．HunanElectricPowerCorporation，Changsha410007，China； 2．HunanElectricPowerCorporationResearchInstitute，Changsha410007，China）

Abstract：

Therelativelyhighmoistureinoil-paperinsulationswillaccelera tecelluloseaginganddecreasethedielectricwithstandstrength，soitisverynecessarytomeasuremoisturecontent．Anewmoistureco ntentmeasurementmethodisintroducedinthispaper，adoptingpolarizationanddepolarizationcurrentmethodandfreque ncydomainspectroscopymethod．Applicationexamplesarepresente dandtheresultprovesthemethodispractical．Keywords：transformer；moisture；insulation；measurement

近年来，绝缘故障已成为变压器损坏事故的主要原因，据不完全统计，1999—2003年国家电网公司110～500kV变压器故障中，绝缘故障占到了事故总量的85%。运行时间长的旧变压器较易发生绝缘故障，如何科学评价变压器的绝缘老化成为当今变压器研究领域的一个热点

〔1-2〕

仪器对变压器含水量进行测试的方法，并列举了3个现场应用实

例。

1含水量测试方法

传统的测定油浸式绝缘水分的方法有萃取法

。变压器中的

水主要存在于固体绝缘材料绝缘纸或纸板中，绝缘纸板含水量将会加速绝缘劣化过程，这是影响变压器使用寿命的主要因素。采用科学有效的方式监测变压器绝缘纸或纸板中的水含量，并制定相应处理方案，是提高绝缘材料的电气强度、消除变压器隐患、延长变压器使用寿命的有效措施。文中主要介绍一种综合采用极化一去极化电流方法（PDC）和频域（变频）分析法（FDS）的DIRANA测试收稿日期：2012-01-12

（卡尔费休水分测定法）、利用油纸水分平衡特性曲线间接评估法和露点法等。这些方法均存在不足之处：萃取法需从变压器中采取纸或纸板样品，不便实现；利用油纸水分平衡特性曲线间接评估，其弊端在于温度的变化对测量误差影响极大；露点法是DL/T596—1996《电力设备预防性试验规程》中推荐的测定变压器绝缘纸或纸板中含水量的方法之一，该方法需要破除真空，使密封油箱内充满气体，再测定密封油箱内的气体水分含量，从而推断

·43·

第32卷第2期湖南电力2012年4月

与该气体接触的绝缘纸或纸板含水量。

目前，对于变压器含水量判断的电气方法主要有恢复电压测试

（RVM）、极化一去极化电流方法（PDC）和频域（变频）分析法（FDS）。1991年后，恢复电压方式开始应用于现场测试，通过比较模型曲线来获得绝缘纸的水含量。但由于模型不准确使测试结果误差较大，同时无法反映变压器的几何模型，影响到现场的应用。1999年以来，介质响应的方式开始得到应用，此方式从绝缘的介质特性中推导出绝缘纸或纸板的水含量。时域的极化电流/去极化电流方式和频域的介损曲线方式均为介质响应测试方式。

在短时间内完成，但是局限于低频范围。而频域测量适用于高频段，但是在低频段测量需要很长时间。DIRANA结合了2种理论的优点，在5kHz至0.1Hz的频率范围内进行频谱频域测量，在0.1Hz至100μHz进行极化电流时域测试，然后将时域电流变换至频域用于随后的评估。不同测试技术所需时间与获得的频率范围见图1。

2介质响应测试原理

图1

不同测试技术所需时间与获得的频率范围

电力变压器的多层绝缘由油和纸组成，体现出极化和传导现象。介质响应方式测试界面极化效应，该效应来自于纤维与油之间的分界面。在频域的合成电流密度I（ω）可以表达为：

σ0

+x″（ω）］E（ω）ε0ω

在频域的介质损耗因数可以表达为：I（ω）=jωC0ε（∞）+x'

（ω）－jσ0

+x″（ω）ε0ω

tanδ（ω）=

ε（∞）+x'（ω）

合成电流密度I（ω）的虚部代表它的容性部分，由高频部分介电常数ε和低频极化率x'所组成；实部代表它的阻性部分，包含一个由DC电导率σ0带来的阻性电流和一个由介质损耗x″带来的阻性电流。在频域分析中，只要知道介质的阻抗Z，就可以计算出介质的复介电常数。测量出变压器各部分绝缘在频域中的阻抗值，可以计算出绝缘纸板和绝缘油的复介电常数。结合绝缘油的状况，即可了解变压器的绝缘和老化状况。绝缘诊断仪中绝缘纸和绝缘油的复介电常数通过MODS软件分析得到，通过频域谱测量曲线与由典型数据推导得到的模型曲线进行对比分析，获得固体材料（绝缘纸）中的水分含量。

{}

图2DIRANA测试原理

DIRANA测试原理见图2。由测试数据得到的介质损耗与频率之间关系图显示出典型的S形曲线。随着水分、温度或老化程度的增加，曲线向高频率方向移动。水分影响低频区域和高频区域。曲线的中间，斜率比较陡的部分体现了油的传导性。绝缘材料的几何形状确定了斜率较陡的左侧“突

。DIRANA的水分确定是基于将变压器介质响起”