热老化对变压器油纸绝缘介电响应特征参量影响的研究
电力变压器油纸绝缘热老化研究
电力变压器油纸绝缘热老化研究摘要：电力变压器内部电气元件的绝缘主要是通过油纸来实现的。
本文简要分析了电力变压器内部油纸绝缘的热老化机理，讨论了影响其老化的环境等因素，并对检验其是否老化的检测方法做了总结，期望通过对油纸绝缘性的老化程度来进行电力变压器的排障，进而确保电网系统的稳定运行。
关键词：电力变压器；油纸绝缘；热老化现象；电气特征量引言电网的运行是否稳定直接关系到供电区域的电力供应是否正常，电网一旦遇上严重的鼓掌就会导致供电区域的停电事故，给社会经济造成极大的损失，对公共安全、人们正常的生活和工作带来极大的负面影响。
电力变压器是电网稳定运行的重要设备之一，而其内部绝缘功能是通过油纸绝缘来实现的。
如果油纸因热老化现象而失去绝缘功能，就回导致电力变压器的运行出现问题，进而减少其正常使用年限。
1、电力变压器油纸绝缘的热老化机理变压器内部元器件的绝缘部分主要是由绝缘纸和矿物油组成的，其在长期使用过程中会受到各种环境因素的影响而逐步出现绝缘效果老化的问题，致使变压器内部元器件的绝缘性能的丧失。
经相关实验研究发现，绝缘油经长时间使用后其绝缘性能会发生一定的变化，但仍然可以对其进行净化或更换来解决，这证明其只是电力变压器绝缘性能下降的次要影响因素。
作为固体绝缘部分的纤维纸发生老化问题后，其绝缘性能的下降则是无法挽回的。
由此可见，纤维纸的老化是导致变压器内部元器件绝缘性能丧失的主要原因。
油纸绝缘的老化问题主要是有以下四个方面造成的。
1.1电老化油纸在变压器内部时因长时间处在电场的作用中，导致其逐渐发生相应的物理及化学变化。
放电时产生的各种辐射作用到油纸上，会破坏其内部材质的分子结构，造成其材料结构破裂，导致绝缘材料逐渐失去绝缘功能。
1.2械老化变压器内的绕组在变压器运行时会产生机械振动，也会由于暂时的故障产生瞬间的应力，这些机械应力会导致油纸的绝缘功能逐渐出现老化的现象。
油纸材料中的分子结构会因此出现裂缝并慢慢变大，当量变的积累到一定程度后产生质变时，就会造成油纸绝缘功能的丧失。
变压器油纸绝缘老化特性分析及机理研究的开题报告
变压器油纸绝缘老化特性分析及机理研究的开题报告一、选题背景变压器是电力系统中不可或缺的设备，其正常运行对于保障电力系统的稳定运行以及电力供应的可靠性至关重要。
然而，变压器长期运行过程中，由于受到复杂的电磁场和热场的影响，容易出现绝缘老化现象。
其中，油纸绝缘是变压器最常见的绝缘形式，而其老化对变压器的安全运行带来严重的影响。
因此，对于变压器油纸绝缘老化特性的分析及机理研究具有重要的工程实际意义。
二、研究内容与目的本研究将针对变压器油纸绝缘老化特性进行深入探究，研究内容包括：1. 油纸绝缘老化的机理分析。
2. 不同老化阶段下油纸绝缘的物理化学性质（如介电常数、电阻率、介质损耗等）变化规律的研究。
3. 不同老化阶段下油纸绝缘局部放电特性（如放电量、放电频率及放电模式等）的观察与分析。
4. 不同老化阶段下油纸绝缘的断电强度的研究。
研究目的主要为：1. 探究变压器油纸绝缘的老化机理，为制定有效的绝缘状态评估及维护保养措施提供依据。
2. 了解油纸绝缘在老化过程中其物理化学性质以及放电性质的变化情况，为分析变压器局部放电机理以及诊断不良运行有充分了解。
3. 探究变压器油纸绝缘老化对于断电强度的影响，为提高变压器的运行安全性提供参考。
三、研究方法和实验方案本研究方法主要包括：1. 实验法：利用变压器模型，开展油纸绝缘老化实验，不断观测记录老化后油纸绝缘的物理化学性质变化、放电特性变化以及断电强度变化。
2. 理论分析法：收集相关文献资料，分析油纸绝缘老化机理及变压器局部放电诊断理论。
实验方案：1. 制备不同寿命下的油纸绝缘试样。
2. 进行试样老化实验，选择适当的老化方式和老化时间。
3. 对于老化前后，以及不同老化阶段下的油纸绝缘进行介电常数、电阻率、介质损耗等物理化学特性的测试和分析。
4. 对于老化前后，以及不同老化阶段下的油纸绝缘开展局部放电检测。
利用高频阻抗分析仪以及数字化局部放电测量仪进行振荡电压法局部放电测试。
变压器油纸绝缘多参量诊断与失效概率研究
绝缘材料 ２ ０ １ ５ ， ４ ８ （ ６ １
杨 贤等： 变压器油 纸绝缘多 参量诊断与 失效概率 研究
３ ９
变压器油纸绝缘 多参量诊 断与失效概 率研 究
杨 贤 ，冯 达 ，李 冲 ，柯春俊 ，吴 锴
７ １ ０ ０ ４ ９ ） （ １ ． 广东 电网公司电力科学研究院 ，广州 ５ １ ０ ０ ８ ０ １ ； ２ ． 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室 ，西安
（ ， ．Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｐｏ ｗ ｅ ｒ Ｇｒ ｉ ｄ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，
Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ０ ８ ０ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；２ ． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ， ｍ’ ａ ｎ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Байду номын сангаас １ ０ ０ ４ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
时变温度下牵引变压器油纸绝缘介电响应研究
时变温度下牵引变压器油纸绝缘介电响应研究牵引变压器是牵引供电系统中的核心设备[1-4]，绝缘性能的好坏是决定牵引变压器能否安全运行的主要因素之一，因此需要对牵引变压器进行有效的绝缘性能诊断。
针对牵引变压器绝缘状态的检验，主要是利用“天窗”时间进行定期的离线检修与预防性绝缘试验，牵引变压器检修规程的制定基本上都是参照电力部门对变压器的管理措施，除此之外还可以通过在线监测系统对牵引变压器的运行状态进行监测，离线检修时主要进行绝缘电阻、工频介损等电气参数的测试[5-7]，而绝缘电阻、工频介损等电气参数包含的信息量少，只能对变压器的绝缘状态进行整体上的评判，不能具体评估变压器的老化状态，特别是上述参数对绝缘中水分含量的变化敏感性较差，当检测值发生明显变化时绝缘往往已经严重受潮。
近年来，频域介电响应法由于具有测量频带窄、受噪声干扰程度小、所需实验电源电压低、携带信息丰富等优点，受到相关学者与机构的广泛关注与研究[8-9]。
变压器绝缘的介电参数随老化或受潮而发生明显变化[10-12]，频域介电响应法正是以此为基础，现场进行变压器频域介电响应测试时，油纸绝缘系统的温度受气温变化、初始油温、停运时间等多个因素的影响，测试结果受温度的影响较为明显[13-17]。
对普通电力变压器进行测试时，先将其离线处理，待其温度与外界环境温度平衡后再进行测试，以降低温度影响，而离线时间与变压器容量相关，一般至少10 h。
然而，牵引变压器的“天窗”有效时间只有2 h左右，因此牵引变压器无法在规定的时间内达到平衡，致使对牵引变压器进行频域介电响应测试时，绝缘始终处于动态、时变温度状态下，而时变温度下牵引变压器油纸绝缘频域介电响应特性尚无明确的研究，因此为了提高牵引变压器油纸绝缘状态诊断的准确性，急需研究时变温度下变压器油纸绝缘频域介电响应特性。
2) 节能计算：根据变频器的运行情况，计算出本次运行时间、累计运行时间，系统根据变频器的功率情况计算节能量。
温度对油纸绝缘介电响应特性的影响
温度对油纸绝缘介电响应特性的影响王世强;魏建林;张冠军;杨双锁;董明;刘孝为;霍大渭【摘要】为了研究温度对变压器油纸绝缘介电响应测量结果的影响，以更准确地评估纸板微水含量和老化状态，设计了在不同温度下对变压器油浸绝缘纸板试品分别进行时域回复电压（RV）和频域谱（FDS）测量的实验，比较不同温度下油纸绝缘RV极化谱特征参数以及介质损耗因数tanS,复电容实部c’、虚部c”的频域谱曲线变化，分析变化趋势及原因，研究温度对介电响应方法评估绝缘纸板微水含量及其老化状态的影响。
结果显示，随着温度的升高，试品RV极化谱曲线峰值向较短充电时间方向偏移，峰值时间和峰值电压均减小；试品tan6和c”频域谱曲线向高频方向偏移，最小值略微增大；C’变大，在较低频率尤其明显。
因此，在用介电响应法评估纸板微水含量及老化状态必须考虑温度影响，否则将导致评估结果失实。
%To investigate temperature effect on dielectric response measurement results of transformer oil-paper insulation, and for more accurate assessment of insulation condition and moisture content in pressboard, the time-domain return voltage （RV） and frequency domain spectroscopy （FDS） experiments are designed and performed on oil-impregnated pressboard at different temperatures. The variations of characteristic parameters of RV spectra and FDS curves of the dissipation factor tanS, real capacitance C＇ and imaginary capacitance C＂ at different temperatures are compared. The changing trends and reason are analyzed. Temperature influences on evaluating moisture content and aging status with dielectric response measurements results are investigated. The results show that, with temperature increasing, the peakof RV spectrum curve shifts to shorter charging time, and peak values of both charging time and voltage decrease, tan~, C＂ curves shift to higher frequency, while the minimum values of tand and C＂ increase slightly. C＇increases, especially in lower frequency range. It is revealed that, temperature effect on test results should be considered for evaluating moisture content and aging condition of pressboard. Otherwise, it will lead to a wrong aging judgment for on-site transformer solid insulation.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2012(027)005【总页数】6页(P50-55)【关键词】温度;油纸绝缘;介电响应;微水含量;老化状态【作者】王世强;魏建林;张冠军;杨双锁;董明;刘孝为;霍大渭【作者单位】西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;陕西电力科学研究院,西安710054;陕西电力科学研究院,西安710054【正文语种】中文【中图分类】TM8551 引言变压器尤其是大型油浸式电力变压器的运行可靠性直接关系电力系统的安全稳定，据统计，变压器的运行事故主要由其绝缘系统故障造成。
变压器油纸绝缘的介电响应特性研究一加速热老化的介电谱
变压器油纸绝缘的介电响应特性研究一加速热老化的介电谱魏建林;王世强;彭华东;董明;张冠军;冯玉昌;于峥【摘要】为了研究变压器油纸绝缘老化的介电响应特征量，本文对油纸绝缘试品进行了加速热老化，并在老化的不同阶段开展了相同试验温度下的极化、去极化电流（PDC）和频域谱（FDS）试验。
在PDC试验数据的基础上，引入时域介电谱理论，提取其峰值和峰值时间常数作为老化特征量，研究了该特征量与绝缘老化的关系。
结果表明，绝缘老化使PDC试验的极化及去极化电流曲线均明显上移，FDS试验的复电容实部和虚部曲线在低频段均向右上平移，时域介电谱曲线则向左上方平移，这是由于老化弓I起水分、有机酸等含量的增加以及对纤维素结构的破坏，提高了油纸绝缘间夹层介质界面极化的强度和响应速度而造成的。
在本文的试验条件下，油纸绝缘的时域介电谱对其老化反应灵敏，可定量反映油纸绝缘老化程度的变化情况，其峰值和峰值时间常数可考虑用作表征油纸绝缘老化程度的特征量。
%For achieving the characteristic parameters ot dielectric response pnenomena o~ transformer oil-paper insulation aging, the oil-impregnated pressboard samples were acceleratedly thermally aged. The dielectric response tests, including polarization and depolarization current （PDC） and frequency domain spectroscopy （FDS）, were performed on the samples with different aging degree at the same temperature. The time-domain dielectric spectroscopy theory was introduced to investigate the aging characteristic parameters of dielectric response based on the PDC data. The results reveal that, with sample aging, its polarization and depolarization currents shift upwards to higher value, the real and imaginary capacitance and dissipation factor shift upwards and rightwardsat lower frequencies, and the time-domain dielectric spectroscopy shifts upwards and leftwards. It is considered that aging process induces the increment of water and organic acids content and the rapid degradation in amorphous regions of cellulose paper, which greatly impacts the oil-paper interfacial polarization and enhances its intensity and response speed. It is confirmed that time-domain spectroscopy is sensitive to the aging condition of oil-paper insulation, and can quantitatively distinguish the change of aging condition to some degree. The peak value and peak time constant of time-domain spectroscopy can be considered as the characteristic parameters to evaluate the aging condition of oil-paper insulation.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2012(027)005【总页数】7页(P56-62)【关键词】变压器;油纸绝缘;热老化;介电响应;介电谱;特征量【作者】魏建林;王世强;彭华东;董明;张冠军;冯玉昌;于峥【作者单位】西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安710049;西北电网有限公司,西安710048;西北电网有限公司,西安710048【正文语种】中文【中图分类】TM4111 引言大型油纸绝缘变压器是电力系统的核心设备，其运行可靠性和剩余寿命的评估对于电力系统的安全运行至关重要。
热老化对换流变绝缘油纸性能及交直流电场分布特性影响研究
摘要±1100kV特高压换流变压器作为特高压直流输电系统的关键设备，其运行的可靠性对直流系统的安全稳定具有至关重要的影响，作为目前世界电压等级最高的换流变压器，其内部油纸绝缘将承受高强度、极不均匀的电、磁、热、力极端多物理场的联合作用，多物理场协调控制难度极大。
目前国内尚未突破±1100kV 换流变压器绝缘配置、结构设计以及关键工艺控制技术，为提升自主研发特高压换流变压器的能力，占领国际输变电装备研制技术制高点，本文以绝缘油性能为侧重进行油纸选型研究，从油、纸老化特征量出发分析其老化以及电气特性，结合仿真分析老化对油纸绝缘交直流电场分布的影响，综合评判油纸组合的性能。
本文研究成果为±1100kV特高压换流变压器油纸选型提供相关数据参考，具有重要的工程价值和学术意义。
本文主要结论与成果如下：①针对±1100kV特高压换流变压器特殊的运行工况，挑选出克拉玛依KI-50X、壳牌S4 ZX-I两种绝缘油以及E级耐热等级的明士克绝缘纸，得到两种油纸组合。
通过热老化试验可得，两种油纸组合均表现出优异的抗老化性能；其中KI-50X油纸组合绝缘纸老化速率较低，即KI-50X绝缘油的油纸配合在绝缘纸抗老化性能方面优于S4 ZX-I绝缘油。
②获得了不同老化状态下绝缘油、纸的相对介电常数、电阻率、介损以及交流、直流、交直流叠加电压击穿特性。
绝缘油的击穿场强随着交流分量的降低而缓慢下降，其击穿场强最小值与最大值相差较小；绝缘纸的绝缘强度随着交流分量的降低呈线性增大的变化趋势，直流击穿场强远大于交流击穿场强；在整个老化阶段，SM油纸组合电气性能明显优于KM油纸组合，但二者在老化90天时仍保持着较高的绝缘强度。
③通过有限元仿真软件建立油纸绝缘模型，根据不同老化阶段绝缘油、纸相对介电常数以及电阻率的变化规律，得到不同老化状态下油纸绝缘的交直流电场分布规律。
交流电压在油纸绝缘中呈容性分布，其电场分布情况几乎不受老化的影响；直流电压在油纸绝缘中呈阻性分布，老化将导致油中电场强度增大，纸中场强降低；交直流电压作用下，油中电场强度随着交流分量的降低，其电场变化率增大。
高温热油循环对500 kV变压器绝缘材料老化影响试验
高温热油循环对500 kV变压器绝缘材料老化影响试验狄婷婷;夏慧艳;李向辉;张春丰;赵春明【摘要】针对加大变压器绕组电流及进行热油循环的方式提高绝缘电阻过程中,在高温下运行20天左右,变压器绝缘油、绝缘纸板等各项性能指标是否发生变化的问题,通过实验室模拟现场实际情况对其各项性能指标进行了检测,模拟运行30天后,各项性能指标测试及现场取油样分析结果均能满足其标准要求,证明变压器的绝缘材料在90℃及以下的温度下老化较慢,20天(油循环周期)内对变压器的绝缘寿命影响较小,该方法可行.【期刊名称】《吉林电力》【年(卷),期】2014(042)003【总页数】3页(P34-36)【关键词】变压器;绝缘材料;高温;老化;模拟试验【作者】狄婷婷;夏慧艳;李向辉;张春丰;赵春明【作者单位】东北电力设计院,长春 130021;大唐珲春发电厂,吉林珲春133300;国网吉林省电力有限公司检修公司,长春 130022;国网吉林省电力有限公司电力科学研究院,长春 130021;国网吉林省电力有限公司电力科学研究院,长春 130021【正文语种】中文【中图分类】TM21;TM406随着我国电力工业在发、输、变电设备向大容量、高电压方向的发展，500kV变压器得到广泛应用，并逐渐成为电网系统的主要骨架；但在运行过程中由于绝缘电阻偏低经常出现故障，尤其是新变压器绝缘电阻偏低现象较突出。
目前解决这类问题的通用方法是在加大变压器绕组电流的同时进行热油循环，但通过高温热油循环是否会影响其绝缘性能，是否会加速变压器的老化，需要实验室模拟及现场试验进行验证。
1 变压器绝缘系统及模拟试验条件1.1 变压器绝缘系统变压器绝缘系统主要由液、固绝缘体2部分组成，液体绝缘体是变压器的填充介质绝缘油，固体绝缘体是绝缘纸板，变压器的绝缘性能主要取决于变压器内绝缘油、绝缘纸板的性能指标，因此必须进行实验室模拟试验及现场取样检测绝缘体的性能指标，以此判断其绝缘性能。
电力变压器油纸绝缘老化特性及机理研究的开题报告
电力变压器油纸绝缘老化特性及机理研究的开题报告一、选题背景随着电力设备的使用年限的不断增长和运行环境的日益恶化，变压器绝缘老化问题越来越引起人们的关注。
而电力变压器的绝缘系统主要采用油纸绝缘结构，油纸绝缘在长期使用过程中，随着时间的推移，存在着纸质、油质相互影响而损坏的情况，从而降低变压器的使用寿命，因此对电力变压器油纸绝缘老化特性及机理的研究具有重要意义。
二、选题意义电力变压器作为电力系统中不可缺少的一环，其电力传输效率和电力质量的保证直接影响着供电质量和电网运行的安全性。
所以，研究电力变压器油纸绝缘老化特性及机理，对于延长电力设备的使用寿命、提高电力系统的可靠性、保障电力系统的安全稳定运行具有重要的实际应用价值。
三、选题目的本文旨在通过对电力变压器油纸绝缘老化特性及机理的研究，深入分析油纸绝缘老化的本质原因和机理，揭示电力变压器油纸绝缘老化的规律和特性，寻求抑制和延缓油纸绝缘老化的方法和途径，为电力系统的安全可靠运行提供技术支持。
四、研究内容和方法1. 研究油纸绝缘重要材料的物理化学特性和绝缘性能，分析油纸绝缘材料老化的机理和影响因素；2. 分析油纸绝缘老化的过程和特性，结合实际的变压器使用状态，探讨变压器油纸绝缘老化的规律；3. 借助实验方法，研究不同条件下油纸绝缘材料老化特性的变化，提出针对油纸绝缘材料老化的治理方法和策略；4. 借助现代检测和分析技术手段，掌握油纸绝缘材料老化原因和机理等关键信息；5. 系统分析电力变压器油纸绝缘老化特性及机理的研究成果，为电力系统的安全运行提供理论和实践参考。
五、预期结果和意义1. 揭示电力变压器油纸绝缘老化规律和机理，提高电力变压器的安全运行水平；2. 确定油纸绝缘材料老化的原因和机理，为电力系统设备维护和管理提供科学依据；3. 发现防治油纸绝缘老化的有效方法和途径，为电力系统的建设和发展提供支撑；4. 提高电力系统的经济效益和社会效益，为电力系统的现代化建设作出贡献。
变压器绝缘材料老化的特征及分析方法研究进展
变压器绝缘材料老化的特征及分析方法研究进展随着电力系统的迅速发展，变压器作为电力传输和分配中的关键设备，其可靠性和稳定性对于保障电力系统的正常运行至关重要。
而变压器绝缘材料的老化问题直接影响着变压器的性能和寿命。
因此，对于变压器绝缘材料老化特征及分析方法的深入研究具有重要意义。
一、变压器绝缘材料老化的特征1. 绝缘材料物理性能的退化：随着时间推移，绝缘材料的物理性能会逐渐退化，比如机械强度下降、电介质常数增加、热稳定性降低等。
2. 绝缘材料表面老化现象：老化绝缘材料的表面会出现颜色变化、龟裂、氧化等现象，并逐渐形成炭化层，影响绝缘材料的绝缘性能。
3. 绝缘材料内部老化现象：老化绝缘材料内部会出现分子链断裂、氧化反应、剪切松弛等现象，导致绝缘材料介电强度下降。
4. 老化产物的积聚：绝缘材料老化产生的有害物质会积聚在绝缘材料内部或周围，进一步加速绝缘材料老化的过程。
二、变压器绝缘材料老化的分析方法1. 物理测试方法：通过测量绝缘材料物理性能的退化程度，如机械强度测试、热稳定性测试等，来评估绝缘材料的老化程度。
2. 表面检测方法：通过表面观察、红外热像仪等工具，检测绝缘材料表面是否存在老化现象，并评估老化程度。
3. 化学分析方法：利用化学分析技术，检测绝缘材料老化产物中的有害物质成分，如有机酸、醛类等，从而判断绝缘材料的老化情况。
4. 电气性能测试方法：通过测量绝缘材料的介电强度、介电损耗等指标，评估绝缘材料的老化程度。
三、研究进展1. 绝缘材料老化机理的研究：通过分析绝缘材料老化的原因和机制，深入理解老化过程中的化学反应、分子链断裂等基础原理，为老化特征的准确判断提供理论依据。
2. 老化特征监测技术的进展：随着科技的发展，新的老化特征监测技术不断涌现，如红外热像仪、高频电压法等，这些技术的应用为变压器绝缘材料的老化分析提供了更加准确和便捷的手段。
3. 机器学习在老化分析中的应用：机器学习技术的兴起为变压器绝缘材料老化特征的分析提供了新的思路。
油纸绝缘变压器介质响应模型参数辨识研究
油纸绝缘变压器介质响应模型参数辨识研究油纸绝缘变压器是电力系统中重要的电气设备之一，其可靠性和安全性直接关系到电力系统的稳定运行。
变压器的绝缘系统是保证变压器正常运行的关键，而绝缘系统的可靠性又与介质的性能密切相关。
因此，对于变压器介质的性能研究具有重要的意义。
本文针对油纸绝缘变压器的介质响应模型参数辨识问题进行研究。
首先介绍了油纸绝缘变压器的基本结构和工作原理，然后分析了介质响应模型辨识的意义和现有研究成果，接着提出了一种基于神经网络的介质响应模型参数辨识方法，并进行了实验验证。
一、油纸绝缘变压器的基本结构和工作原理油纸绝缘变压器是一种常用的电力变压器，其主要由铁芯、绕组、油箱、油纸绝缘等部分组成。
变压器的基本工作原理是利用电磁感应原理，将输入电压变换成输出电压。
在变压器中，输入电压通入变压器的一侧绕组，通过铁芯的磁路作用，使得输出电压在另一侧绕组中产生。
油纸绝缘是变压器中常用的绝缘材料，其主要由绝缘纸和绝缘油组成。
绝缘纸具有很好的绝缘性能和机械强度，而绝缘油则能够对绝缘纸进行浸润和冷却，从而保证绝缘系统的稳定性和可靠性。
二、介质响应模型参数辨识的意义和现有研究成果介质响应模型是描述介质响应规律的数学模型，其参数包括介质的损耗因子、介电常数、电导率等。
介质响应模型的参数辨识是指通过实验或者模拟方法，确定介质响应模型的参数值，从而更加准确地描述介质的性能。
介质响应模型参数辨识在油纸绝缘变压器的绝缘性能研究中具有重要的意义。
通过介质响应模型参数辨识可以得到油纸绝缘的电学参数，如介电常数和损耗因子等，进而研究油纸绝缘的性能和可靠性。
此外，介质响应模型参数辨识还可以为油纸绝缘变压器的状态评估和故障诊断提供依据。
目前，国内外学者对于油纸绝缘变压器的介质响应模型参数辨识问题已经进行了大量的研究。
其中，传统的方法主要包括基于实验测量和数值模拟的方法。
实验测量方法通过对变压器绕组和绝缘材料进行实验测量，从而得到介质响应模型的参数值。
变压器油纸绝缘老化介电谱特性及特征量研究
第２２卷㊀第１１期２０１８年１１月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Ｅｌｅｃｔｒｉｃ㊀Ｍａｃｈｉｎｅｓ㊀ａｎｄ㊀Ｃｏｎｔｒｏｌ㊀Ｖｏｌ ２２Ｎｏ １１Ｎｏｖ.２０１８㊀㊀㊀㊀㊀㊀变压器油纸绝缘老化介电谱特性及特征量研究刘骥１ꎬ㊀赵明云１ꎬ㊀张明泽１ꎬ㊀李秀婧２ꎬ㊀尹梦涵３ꎬ㊀黄玲３(１.哈尔滨理工大学电介质工程国家重点实验室培育基地ꎬ哈尔滨１５００８０ꎻ２.云南电力技术有限责任公司ꎬ昆明６５０２１７ꎻ３.哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室ꎬ哈尔滨１５００８０)摘㊀要:为了研究系统的老化状态和水分含量对油纸绝缘介电响应特性的影响ꎬ测量了在相同试验条件下ꎬ经过相同处理油浸纸板试样的去极化电流㊁频域介电谱以及含水率ꎬ获得时频域的介电响应特性曲线ꎬ利用最小二乘法㊁扩展Ｄｅｂｙｅ模型对去极化电流曲线进行拟合ꎬ分析拟合结果ꎬ得到热老化对松弛时间较长的扩展Ｄｅｂｙｅ支路影响较为明显ꎻ利用Ｄａｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ模型对不同老化程度及不同含水率试样的频域介电谱实测曲线进行拟合ꎬ并提取介电特性相关参数ꎬ得到松弛时间随老化程度加深和含水率的增大均呈减小趋势ꎬ此变化规律可用于对变压器油纸绝缘老化状态和含水率的评估ꎮ关键词:油纸绝缘ꎻ去极化电流ꎻ介电响应ꎻ老化ꎻ含水率ＤＯＩ:１０.１５９３８/ｊ.ｅｍｃ.２０１８.１１.００９中图分类号:ＴＭ８３５.４文献标志码:Ａ文章编号:１００７－４４９Ｘ(２０１８)１１－００６７－０８㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:２０１６－０９－０３基金项目:国家重点研发计划(２０１７ＹＦＢ０９０２７０５)作者简介:刘㊀骥(１９７２ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ教授ꎬ研究方向为高电压与绝缘技术ꎻ赵明云(１９９２ )ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为介电谱分析检测技术及高压新领域研究ꎻ张明泽(１９９２ )ꎬ男ꎬ博士研究生ꎬ研究方向为高电压绝缘诊断ꎻ李秀婧(１９８９ )ꎬ女ꎬ硕士ꎬ研究方向为高电压绝缘诊断与高压电器应用研发ꎻ尹梦涵(１９９２ )ꎬ女ꎬ硕士ꎬ研究方向为介电谱分析检测技术ꎻ黄㊀玲(１９７５ )ꎬ女ꎬ博士ꎬ教授ꎬ研究方向为信号处理与控制工程ꎮ通信作者:刘㊀骥Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎａｇｉｎｇＬＩＵＪｉ１ꎬ㊀ＺＨＡＯＭｉｎｇ￣ｙｕｎ１ꎬ㊀ＺＨＡＮＧＭｉｎｇ￣ｚｅ１ꎬ㊀ＬＩＸｉｕ￣ｊｉｎｇ２ꎬ㊀ＹＩＮＭｅｎｇ￣ｈａｎ３ꎬ㊀ＨＵＡＮＧＬｉｎｇ３(１.ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙＢｒｅｅｄｉｎｇＢａｓｅｏｆＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨａｒｂｉｎ１５００８０ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＹｕｎｎａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＫｕｎｍｉｎｇ６５０２１７ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎꎬＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨａｒｂｉｎ１５００８０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｇｉｎｇａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃ￣ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎꎬｔｈｅｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔꎬｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｔｅｓｔｓａｍｐｌｅｏｆｏｉｌｉｍｍｅｒｓｅｄｐｒｅｓｓｂｏａｒｄｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ.Ｔｈｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｓｉｎｔｉｍｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ.ＴｈｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｅｘｔｅｎｄｅｄＤｅｂｙｅｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｆｉｔｔｈｅｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔ.ＩｔｉｓｏｂｖｉｏｕｓｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｔｈａｔｔｈｅｔｈｅｒｍａｌａｇｉｎｇｈａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅＤｅｂｙｅＲＣｂｒａｎｃｈｗｉｔｈｌｏｎｇｅｒｒｅｌａｘａｔｉｏｎｔｉｍｅ.ＴｈｅＤａｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｆｉｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｃｕｒｖｅｓｉｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｅｃ￣ｔｒｏｓｃｏｐｙｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｇｉｎｇｓｔａｔｅａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔꎬａｎｄｕｓｅｄｔｏｅｘｔｒａｃｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍ￣ｅｔｅｒｓ.Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｒｅｌａｘａｔｉｏｎｔｉｍｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆａｇｉｎｇａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔꎬｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅａｇｉｎｇａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｉｎｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎꎻｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔꎻｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅꎻａｇｉｎｇꎻｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔ０㊀引㊀言变压器尤其是大型油浸式电力变压器作为电网的关键设备ꎬ其运行可靠性与电力系统的安全稳定密切相关ꎬ而变压器良好的绝缘系统又是变压器长期可靠运行的重要保障[１]ꎮ电力变压器的主绝缘系统是油纸绝缘系统ꎬ该绝缘系统的绝缘状态对变压器的运行寿命发挥着重要作用ꎮ在变压器的长期运行过程中ꎬ其内部油纸绝缘会受到电场㊁温度㊁水分和机械应力等因素的综合作用而逐渐老化ꎬ引起变压器的绝缘性能下降[２－３]ꎮ因此对变压器绝缘系统进行有效检测和诊断至关重要ꎮ近年来ꎬ以介电响应特性为基础的介电响应法被广泛用于变压器的绝缘诊断中ꎬ用来分析变压器油纸绝缘系统的老化状态及含水率等ꎮ介电响应法包括时域回复电压法(ｒｅｃｏｖｅｒｙｖｏｌｔａｇｅｍｅｔｈｏｄꎬＲＶＭ)[４－５]㊁极化去极化电流法(ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｅ￣ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔꎬＰＤＣ)[６－７]和频域介电谱法(ｆｒｅ￣ｑｕｅｎｃｙ￣ｄｏｍａｉｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙꎬＦＤＳ)[８－１０]ꎮ国外学者ＬＥＩＢＦＲＩＥＤ等人通过现场测试对现场变压器进行了极化去极化电流测试ꎬ并初步使用极化去极化电流法评估了变压器油纸绝缘的水分含量[１１]ꎮ国内学者吴广宁等人利用ＦＤＳ法对不同温度下油纸绝缘频域谱进行测量ꎬ并运用双弛豫Ｃｏｌｅ￣Ｃｏｌｅ模型拟合测试值ꎬ得到频域谱随温度的变化ꎬ并在热力学角度剖析温度对油纸绝缘体系的影响[１２－１３]ꎮ廖瑞金㊁杨丽君等人在实验室条件下ꎬ利用ＦＤＳ方法获得不同温度下油纸绝缘试品不同水分含量的频域复介电常数ꎬ研究了水分及测量温度对油纸绝缘频域谱的影响规律ꎬ并引入 ＦＤＳ曲线频率平移法 ꎬ提高了绝缘纸板水分定量评估的可靠性[１４－１６]ꎮ为了系统的研究老化状态和水分含量对油纸绝缘介电响应特性的影响ꎬ本文在实验室条件下ꎬ模拟出多组不同老化时间油浸纸板的ＸＹ等效模型ꎬ测出其极化去极化电流曲线ꎬ并对其拟合ꎻ应用绝缘诊断分析仪ＩＤＡＸ３００ꎬ对不同老化时间下的油纸绝缘系统进行了频域介电谱曲线测试ꎬ并对其拟合ꎬ提取介电特性相关参数ꎻ应用萃取法测量出油浸纸板的含水率ꎬ并测出不同含水率油浸纸板的频域介电谱曲线ꎬ对其拟合并提取介电特性相关参数ꎮ通过对去极化电流㊁频域介电谱及含水率的介电特性相关参数的提取ꎬ分析了油纸绝缘系统松弛时间τ随老化程度和含水率的变化情况ꎬ可用于对油纸绝缘老化状态和含水率的评估ꎬ对变压器油纸绝缘系统的可靠性预测具有指导意义ꎮ１㊀模型建立１.１㊀变压器油纸绝缘等效模型变压器的主绝缘系统是由一系列的绝缘纸板㊁油隙以及对绝缘纸板起支撑作用的撑条组成ꎬ如图１所示ꎮ图１㊀变压器主绝缘的ＸＹ等效模型Ｆｉｇ.１㊀ＸＹｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｍａｉｎｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ图１是对变压器主绝缘系统较为理想的简化模型ꎮ该模型既能反映油纸绝缘的介电响应特性ꎬ又能直接和变压器主绝缘结构联系起来ꎬ被广泛用来诊断变压器主绝缘系统的状态[１７－１９]ꎬ其中Ｘ值为绝缘纸板总厚度与高低压绕组间主绝缘厚度之比ꎬＹ值为撑条总宽度与高低压绕组间主绝缘平均周长之比ꎮ对于不同几何结构的油浸变压器ꎬ通常０.２<Ｘ<０.５ꎬ０.１５<Ｙ<０.２５ꎮ当某台变压器的Ｘ和Ｙ值确定后ꎬ变压器主绝缘系统在一定温度下的相对介电常数为εｒ＝Ｙ１－Ｘεｐａｐｅｒ＋Ｘεｐａｐｅｒ＋１－Ｙ１－Ｘεｏｉｌ＋Ｘεｐａｐｅｒꎮ(１)式中:εｒ为油纸绝缘系统总的相对介电常数ꎻεｏｉｌ为绝缘油的相对介电常数ꎻεｐａｐｅｒ为绝缘纸板的相对介电常数ꎮ８６电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２２卷㊀１.２㊀油纸绝缘扩展Ｄｅｂｙｅ模型变压器内多层油纸绝缘结构可由一系列电容和电阻串并联组成的Ｒ－Ｃ电路模型表示ꎬ即扩展Ｄｅ￣ｂｙｅ模型ꎬ如图２所示ꎮ图２㊀扩展Ｄｅｂｙｅ模型Ｆｉｇ.２㊀ＥｘｔｅｎｄｅｄＤｅｂｙｅｍｏｄｅｌ在外加电场作用下ꎬ扩展Ｄｅｂｙｅ模型每个支路的松弛电流叠加为去极化电流ꎬ由电路定理得极化去极化电流为:ｉｄ＝ðｎｉ＝１Ａｉｅ－ｔ/τｉꎬ(２)ｉｐ＝ＵｃＲ０＋ðｎｉ＝１Ａｉｅ－ｔ/τｉꎬ(３)Ａｉ＝－Ｕｃ(１－ｅ－ｔｃ/τｉ)Ｒｉꎬｉ＝１ꎬ２ꎬ３ꎬ ꎬｎꎮ(４)其中:各支路的松弛时间τｉ＝ＲｉＣｉꎬ表征不同松弛极化的时间常数ꎻＲ０为介质绝缘电阻ꎻｔｃ为充电电压Ｕｃ的施加时间ꎮ研究可得去极化电流的末端主要取决于ｉ＝ｎ时的电阻㊁电容值ꎬ由此利用式(２)~式(４)对ｉｄ的末端进行拟合ꎬ可得到Ａｎ和τｎꎮ由等效电路图可看出ꎬｉｄ减去第ｎ条支路对应的电流ꎬ可得剩余ｎ－１条支路的电流ꎬ再对剩下的ｎ－１条支路的末端进行拟合ꎬ可得到Ａｎ－１和τｎ－１[２０－２２]ꎬ以此类推ꎬ经过拟合可得各支路Ａｉ和τｉꎬ从而得到各支路的电阻Ｒｉ和Ｃｉꎮ其拟合步骤如图３所示ꎮ１.３㊀油纸绝缘修正Ｃｏｌｅ￣Ｃｏｌｅ模型通常采用模型函数来分析介电弛豫过程ꎬ常用的模型函数包括Ｄｅｂｙｅ方程㊁Ｃｏｌｅ￣Ｃｏｌｅ方程㊁Ｄａｖｉｄ￣ｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ方程㊁Ｈａｖｒｉｌｉａｋ￣Ｎｅｇａｍｉ方程[２３－２４]ꎮ其中Ｄａｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ模型是在Ｃｏｌｅ￣Ｃｏｌｅ模型基础上进一步分析得到的非对称形式ꎬ能够很好地分析高分子体系的介电弛豫过程ꎬ绝缘纸板主要由纤维素大分子组成ꎬ属于高分子体系[２５－２７]ꎬ因此可以采用Ｄａ￣ｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ非对称模型来研究其介电弛豫特性ꎮ故实验和拟合均采用了Ｄａｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ非对称模型ꎬ其函数式为ε＝ε¥＋εｓ－ε¥(１＋ｊωτ)βꎮ(５)式中:τ为松弛时间ꎻεɕ为光频介电常数ꎻεｓ为静态介电常数ꎻα和β表征松弛时间分散程度ꎬ０<β<１ꎮ图３㊀仿真分析流程图Ｆｉｇ.３㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ其介电常数实部和虚部分别为:εᶄ(ω)＝ε¥＋Δεｃｏｓ(βθ)ｃｏｓβθꎬ(６)εᵡ(ω)＝Δεｓｉｎ(βθ)ｃｏｓβθꎮ㊀㊀(７)其中:θ＝ｔａｎ－１(ωτ)ꎻΔε＝εｓ－εɕꎮ随着老化程度和含水率的改变ꎬεɕ㊁Δε㊁τ㊁β几个参数都会随之改变ꎮ在以往对介电谱的研究中ꎬ很少有关于松弛时间τ与油纸绝缘状态的研究ꎬ因此寻找参数τ与油纸绝缘老化状态和含水率的关系至关重要ꎮ２㊀实验设计１)试验纸板的处理ꎮ测试所需要的设备为:真空干燥箱ꎬ高压直流电９６第１１期刘㊀骥等:变压器油纸绝缘老化介电谱特性及特征量研究源ꎬＫｅｉｔｈｌｙ６５１７Ｂ型静电计ꎬ绝缘诊断分析仪ＩＤＡＸ３００ꎬ电磁搅拌器等ꎮ将绝缘纸板裁成长宽为１２ｃｍˑ１２ｃｍꎬ厚度为１ｍｍ的正方形和长宽为１２ｃｍˑ４ｃｍꎬ厚度为１ｍｍ的长方形纸板条ꎬ建立变压器的ＸＹ模型ꎮ然后对制备好的绝缘纸板ＸＹ模型进行预处理ꎬ其流程图如图４所示ꎮ图４㊀试样处理流程图Ｆｉｇ.４㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓａｍｐｌｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ首先取适量变压器油于油槽中ꎬ并与制备好的绝缘纸板ＸＹ模型分别放入抽真空烘箱中ꎬ在１０５ħ下真空干燥２４ｈ后ꎬ将纸板模型浸入到变压器油中ꎬ再次放入抽真空烘箱ꎬ每隔２ｈ抽一次真空ꎬ直至没有气泡冒出ꎮ静置２４ｈꎬ然后将处理好的ＸＹ油浸纸板模型分成３组ꎬ分别进行ＰＤＣ㊁ＦＤＳ及含水率的测试ꎬ并对其拟合提取介电特性参数ꎬ进而分析老化和含水率对油纸绝缘影响ꎮ２)油纸绝缘系统ＰＤＣ测量ꎮ将经过处理的一组ＸＹ绝缘纸板放入热烘箱中ꎬ将温控仪设置为１３０ħꎬ每天加热１２ｈꎬ然后取出老化时间为０㊁１５㊁２０ｄ的油浸纸板ꎬ来测量其去极化电流ꎬ并对其拟合得到拟合参数τꎮ３)油纸绝缘系统ＦＤＳ测量ꎮ将经过处理的一组ＸＹ绝缘纸板放入热烘箱中ꎬ将温控仪设置为１３０ħꎬ每天加热１２ｈꎬ然后取老化时间为０㊁１０㊁１５㊁２０㊁２５㊁３０ｄ的油浸纸板ꎬ来测量其频域介电谱ꎮ对试样进行频域介电谱测量时采用二电极系统ꎬ测试系统采用宽频介电谱测试仪ＭＥＧＧＥＲＩＤＡＸ３００ꎬ频谱测试范围为１０－４~１０４Ｈｚꎬ其测试准确误差小ꎬ可得到被测试样的复电容㊁介质损耗因数等参数ꎬ经计算得出复介电常数ꎮ４)油纸绝缘系统含水率测量ꎮ在室温下将经处理好的一组油浸纸板模型放在空气中吸潮ꎬ取吸潮时间为０㊁４８㊁９６㊁１４４ｈ的试样测其ＦＤＳ介电谱和含水率ꎮ实验采用萃取法来测量油浸纸板的含水率ꎬ并计算出绝缘纸板的含水率为Ｗ＝４(Ａ－Ｂ)Ｖｍˑ１０－４ꎮ(８)其中:Ｗ为含水量ꎬ％ꎻＡ为２５０μｌ含样品的萃取液的含水量ꎬμｇꎻＢ为２５０μｌ空白甲醇的含水量ꎬμｇꎻｍ为干纸板质量ꎬｇꎻＶ为所加萃取溶剂体积ꎬｍｌꎮ经计算可得到吸潮时间为０㊁４８㊁９６㊁１４４ｈ的油浸纸板试样的含水率依次为０.７６％㊁１.０８９％㊁１.７３％㊁３.３４６％ꎮ３㊀实验结果及测试值拟合３.１㊀油纸绝缘系统ＰＤＣ测试曲线及拟合结果根据上述实验原理测出去极化电流并对其拟合ꎬ采取５条支路的扩展Ｄｅｂｙｅ模型ꎬ利用式(２)~式(４)编写程序ꎬ再根据图３所示流程图对实测曲线进行拟合ꎬ得到如图５所示曲线ꎬ拟合得到的扩展Ｄｅｂｙｅ模型各支路参数值如表１所示ꎮ图５㊀油浸纸板去极化电流测量曲线及拟合曲线Ｆｉｇ.５㊀Ｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄｆｉｔｔｉｎｇｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｃｕｒｖｅｓｏｆｏｉｌｉｍｍｅｒｓｅｄｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ从图５可看出ꎬ实测曲线与拟合曲线几乎重合ꎬ说明利用扩展Ｄｅｂｙｅ模型可以很好地拟合该组油浸纸板模型的去极化电流ꎮ从表１中的拟合参数可看出ꎬ随老化时间的增大ꎬ老化程度加深ꎬ每条支路对应电阻减小ꎬ电容增大ꎬ较大松弛时间支路的Ａｉ㊁τｉ０７电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２２卷㊀逐渐增大ꎬ较小松弛时间支路的Ａｉ㊁τｉ没有明确的变化规律ꎬ由此可见老化对松弛时间长的支路影响较为明显ꎮ表１㊀不同老化程度油浸纸板的扩展Ｄｅｂｙｅ模型参数Ｔａｂｌｅ１㊀ＥｘｔｅｎｄｅｄＤｅｂｙｅｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｇｉｎｇｄｅｇｒｅｅｏｆｏｉｌｉｍｍｅｒｓｅｄｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ老化时间/ｄ支路ＡｉτｉＲｉ/ΩＣｉ/Ｆ０１１.５ˑ１０－１３８０５.１９.５１ˑ１０１４８.４１ˑ１０－１３２２.０ˑ１０－１３４９６.３８.６５ˑ１０１４５.７８ˑ１０－１３３４.０ˑ１０－１２２７０.０４.８８ˑ１０１３５.５４ˑ１０－１２４７.０ˑ１０－１２２４９.０２.８１ˑ１０１３８.８７ˑ１０－１２５１.９ˑ１０－１１７３.３５１.０５ˑ１０１３６.９４ˑ１０－１２１５１１.０ˑ１０－１２１０４７１.２６ˑ１０１４７.９１ˑ１０－１２２１.５ˑ１０－１２９１０.４８.９４ˑ１０１３１.０１ˑ１０－１１３８.０ˑ１０－１２３３０.１２.３８ˑ１０１３１.３９ˑ１０－１１４１.０ˑ１０－１１２８０.０１.９４ˑ１０１３１.４４ˑ１０－１１５２.５ˑ１０－１１５６.７９８.００ˑ１０１２７.００ˑ１０－１２２０１２.３ˑ１０－１２２９０１７.２９ˑ１０１３３.９８ˑ１０－１１２５.２ˑ１０－１２１１３４２.４３ˑ１０１３４.１１ˑ１０－１１３７.０ˑ１０－１２３１１.３２.７４ˑ１０１３１.１３ˑ１０－１１４１.０ˑ１０－１１２８０.０１.９４ˑ１０１３１.４４ˑ１０－１１５２.５ˑ１０－１１６８.２８８.００ˑ１０１２８.５０ˑ１０－１２３.２㊀油纸绝缘系统ＦＤＳ测试曲线及拟合结果根据上述的原理可测出油浸纸板的介质损耗因数ｔａｎδꎬ复电容实部㊁虚部ꎬ并计算出复介电常数ꎬ则油浸纸板的介质损耗因数曲线如图６所示ꎮ图６㊀不同老化程度的油浸纸板介质损耗因数Ｆｉｇ.６㊀Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｇｉｎｇｄｅｇｒｅｅｆｏｒｏｉｌｉｍｍｅｒｓｅｄｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ油纸绝缘老化越严重ꎬ其极化损耗和电导损耗越大ꎬ频率较低时ꎬ极化损耗和电导损耗同时存在ꎬ介质损耗因数较大ꎬ随着频率升高ꎬ极化逐渐跟不上电场变化ꎬ极化损耗变小ꎮ如图６中介质损耗因数曲线ꎬ低于１０Ｈｚ时随频率的增大而减小ꎬ且在此频段内ꎬ老化程度对介质损耗因数的影响明显ꎮ频率继续升高ꎬ偶极子转向极化对损耗的影响可以忽略ꎬ只剩电导损耗ꎬ而电导损耗在低频范围贡献较大ꎬ高频范围贡献较小ꎬ因此图６中不同老化程度的介质损耗因数曲线在高频段区分不明显ꎮ实验所用电极上极板直径为５０ｍｍꎬ纸板厚度为１ｍｍꎬ计算得出不同老化时间的油浸纸板的复介电常数实部ꎬ其曲线如图７所示ꎮ绝缘纸板是由纤维素等大分子结构组成的极性材料ꎬ其损耗包括电导损耗和松弛损耗两部分ꎮ图７中频率低于１０Ｈｚ时ꎬ相对介电常数实部随着频率的减小而增大ꎬ当频率逐渐升高ꎬ偶极子转向极化来不及建立时ꎬ复介电常数实部基本不变ꎮ随着老化程度的加深ꎬ绝缘纸裂解ꎬ水分㊁酸㊁呋喃化合物等杂质也逐渐增多[２１]ꎬ导致绝缘纸内部带电粒子含量增加ꎬ极化程度增大ꎬ因此老化程度越严重ꎬ在相同频段内油纸绝缘复介电常数实部越大ꎮ图７㊀不同老化程度的油浸纸板复介电常数实部Ｆｉｇ.７㊀Ｒｅａｌｐａｒｔｏｆｃｏｍｐｌｅｘｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｇｉｎｇｄｅｇｒｅｅｆｏｒｏｉｌｉｍｍｅｒｓｅｄｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ对上述计算得到的复介电常数实部㊁虚部进行拟合ꎬ拟合得到参数β㊁Δε㊁τꎬ如表２所示ꎮ由表２可以看出不同老化时间油纸绝缘系统Ｄａｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ模型中的参数τ随老化程度加深而减小ꎬΔε随老化时间增大而增大ꎬ因为Ｄａｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ模型中Δε为光频介电常数与稳态介电常数的差值ꎬ老化时间越长稳态介电常数越大ꎬ所以Δε随老化时间增大而增大ꎮβ表征圆弧偏离正圆的程度ꎬ由测试结果可得老化程度越大偏离正圆程度越大ꎮ１７第１１期刘㊀骥等:变压器油纸绝缘老化介电谱特性及特征量研究表２㊀不同老化程度油纸复合绝缘的Ｄａｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ参数提取Ｔａｂｌｅ２㊀ＥｘｔｒａｃｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＤａｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｇｉｎｇｄｅｇｒｅｅｆｏｒｏｉｌｉｍｍｅｒｓｅｄｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ老化时间/ｄβΔετ００.７２０３.０１０２４８０.３０１００.６９７４.９６２１５０１.０５１５０.６１５５.４９２７８０.００２００.５８９２１.３７５３１２.５０２５０.５１５３１.８５２２８０.５０３００.４９８３８.３６１１５３.７６３.３㊀油纸绝缘系统不同含水率频域谱及拟合结果根据上述的ＦＤＳ实验原理可得含水率为０.７６％㊁１.０８９％㊁１.７３％㊁３.３４６％油浸纸板试样的介质损耗因数曲线如图８所示ꎬ介电常数实部如图９所示ꎮ图８㊀油浸纸板不同含水率的介质损耗因数Ｆｉｇ.８㊀Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｆｏｒｏｉｌｉｍｍｅｒｓｅｄｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ图９㊀油浸纸板不同含水率的介电常数实部Ｆｉｇ.９㊀Ｒｅａｌｐａｒｔｏｆｃｏｍｐｌｅｘｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｆｏｒｏｉｌｉｍｍｅｒｓｅｄｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ对于图８ꎬ在含水率较小时ꎬ油纸绝缘系统的介质损耗因数在１０２~１０３Ｈｚ之间存在一个最小值ꎮ这是因为含水率较小时ꎬ在低频范围电导损耗起主导作用ꎬ随频率的增加ꎬ电导损耗减小ꎬ因此介质损耗因数减小ꎻ当频率较大时ꎬ随频率的增大ꎬ极化损耗增大ꎬ在高频范围极化损耗占主导地位ꎬ因此介质损耗因数随频率增大而增大ꎮ由图９可得ꎬ随着含水率增大ꎬ油纸绝缘介电常数实部在低频范围时介质损耗因数随频率减小而增大ꎬ在高频范围时介质损耗因数随频率变化不大ꎮ经拟合ꎬ可得不同含水率Ｄａｖｉｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ模型拟合参数如表３所示ꎮ可以看出不同含水率油浸纸板Ｄａ￣ｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ模型中的参数τ随含水率的增大而呈减小趋势ꎬΔε随含水率的增大而增大ꎮβ表征圆弧偏离正圆的程度ꎬ由测试结果可得含水率越大圆弧偏离正圆的程度越大ꎮ表３㊀不同含水率油纸复合绝缘的Ｄａｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅ参数提取Ｔａｂｌｅ３㊀ＥｘｔｒａｃｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＤａｖｉｄｓｏｎ￣Ｃｏｌｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｆｏｒｏｉｌｉｍｍｅｒｓｅｄｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ含水率/％βΔετ０.７６０.１９７２.０１０２９８０.１０１.０８９０.２４４４.５００２８０１.１３１.７３０.３９１５.２０４２５７９.９０３.３４６０.５０２６.９８７２４７５.９５３.４㊀不同老化程度及不同含水率的松弛时间分析根据表２㊁表３的拟合参数为了更好地观察松弛时间τ随老化程度与含水率的变化情况ꎬ将其绘成散点图如图１０和图１１所示ꎬ可得松弛时间τ随老化程度加深和含水率的增大均呈减小趋势ꎮ图１０㊀油纸绝缘系统不同老化程度对应的τＦｉｇ.１０㊀Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｇｉｎｇｄｅｇｒｅｅｆｏｒｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ２７电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２２卷㊀图１１㊀油纸绝缘系统不同含水率对应的τＦｉｇ.１１㊀Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｆｏｒｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ４㊀结㊀论本文主要测量不同老化程度油浸纸板试样的去极化电流㊁频域介电谱以及含水率ꎬ并对其拟合提取介电特性相关参数得到如下结论:１)通过对去极化电流曲线的拟合得到较大松弛时间支路的Ａｉ㊁τｉ逐渐增大ꎬ较小松弛时间支路的Ａｉ㊁τｉ没有明确的变化规律ꎬ因此在时域范围内老化对松弛时间较长的支路影响较为明显ꎮ２)当频率低于０.０１Ｈｚ时ꎬ复介电常数实部随着频率的减小而增大ꎬ且老化越严重其增加趋势越明显ꎬ但在频域范围内ꎬ松弛时间随老化程度的增大而减小ꎮ３)通过对不同含水率油浸纸板复介电常数实部和虚部数值的拟合ꎬ分析得到τ随含水率的增大而逐渐减小ꎮ参考文献:[１]㊀董明ꎬ王丽ꎬ吴雪舟.油纸绝缘介电响应检测技术研究现状与发展[Ｊ].高电压技术ꎬ２０１６ꎬ４２(４):１１７９.ＤＯＮＧＭｉｎｇꎬＷＡＮＧＬｉꎬＷＵＸｕｅｚｈｏｕ.Ｓｔａｔｕｓａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｓｔｕｄｙｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１６ꎬ４２(４):１１７９.[２]㊀廖瑞金ꎬ柳海滨ꎬ周年荣.绝缘纸热老化对油浸绝缘纸空间电荷生成及迁移特性的影响[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１５ꎬ３０(２２):２０６.ＬＩＡＯＲｕｉｊｉｎꎬＬＩＵＨａｉｂｉｎꎬＺＨＯＵＮｉａｎｒｏｎｇ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐａｐｅｒ ｓｔｈｅｒｍａｌａｇｉｎｇｏｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｍｉｇｒａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｐａｃｅｃｈａｒｇｅｉｎｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ[Ｊ].ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１５ꎬ３０(２２):２０６.[３]㊀周利军ꎬ王东阳ꎬ江俊飞.基于Ｈａｖｒｉｌｉａｋ￣Ｎｅｇａｍｉ介电弛豫模型的油纸绝缘状态评估[Ｊ].高电压技术ꎬ２０１６ꎬ４２(１):１５３.ＺＨＯＵＬｉｊｕｎꎬＷＡＮＧＤｏｎｇｙａｎｇꎬＪＩＡＮＧＪｕｎｆｅｉ.Ｓｔａｔｕｓａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＨａｖｒｉｌｉａｋ￣Ｎｅｇａｍｉｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｒｅｌａｘａ￣ｔｉｏｎｍｏｄｅｌ[Ｊ].ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１６ꎬ４２(１):１５３. [４]㊀ＫＵＡＮＧＹＣꎬＣＨＥＮＧꎬＪＡＲＭＡＮＰ.Ｒｅｃｏｖｅｒｙｖｏｌｔａｇｅｍｅａｓｕｒｅ￣ｍｅｎｔｏｎｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｓｉｍｐｌｅｇｅｏｍｅｔｒｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ[Ｃ]//Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ２００４ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＳｏｌｉｄＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓꎬＪｕｌｙ５－９ꎬ２００４ꎬＴｏｕｌｏｕｓｅꎬＦｒａｎｃｅ.２００４:７３９－７４２.[５]㊀ＳＡＨＡＴＫꎬＹＡＯＺＴ.Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｗｉｔｈｒｅｔｕｒｎｖｏｌｔａｇｅｍｅａｓｕｒｅ￣ｍｅｎｔｓｆｏｒａｓｓｅｓｓｉｎｇｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｓｅｒｖｉｃｅ￣ａｇｅｄｔｒａｎｓｆｏｒｍ￣ｅｒｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙꎬ２００３ꎬ１８(１):１２８. [６]㊀ＳＡＨＡＴＫꎬＰＵＲＫＡＩＴＰ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｉｍｅ￣ｄｏｍａｉｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ[Ｊ].ＡｕｓｔｒａｌｉａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＥ￣ｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００４ꎬ１(３):１５７. [７]㊀ＳＡＨＡＴＫꎬＰＵＲＫＡＩＴＰ.Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｅｐｏｌａｒｉ￣ｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａ￣ｔｉｏｎｏｆａｇｅｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＩｎｓｕｌａｔｉｏｎꎬ２００４ꎬ１１(１):１４４.[８]㊀ＦＡＲＡＨＡＮＩＭꎬＢＯＲＳＩＨꎬＧＯＣＫＥＮＢＡＣＨＥ.Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｉｎｓｕｌａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｒｏｔａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＩｎｓｕｌａｔｉｏｎꎬ２００６ꎬ１３(２):３８３.[９]㊀ＹＥＷＪＨꎬＳＡＨＡＴＫꎬＴＨＯＭＡＳＡＪ.Ｉｍｐａｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ￣ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｆｏｒｔｈｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｃ]//ＩＥＥＥＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅ￣ｔｙＧｅｎｅｒａｌＭｅｅｔｉｎｇꎬＪｕｎｅ２１ꎬ２００６ꎬＭｏｎｔｒｅａｌꎬＣａｎａｄａ.２００６:２６７２－２６７８.[１０]㊀ＺＡＥＮＧＬＷＳ.Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｉｎｔｉｍｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏ￣ｍａｉｎｆｏｒＨＶｐｏｗｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｉ￣ｃａｌＩｎｓｕｌａｔｉｏｎＭａｇａｚｉｎｅꎬ２００３ꎬ１９(５):５.[１１]㊀ＬＥＩＢＦＲＩＥＤＴꎬＫＡＣＨＬＥＲＡＪ.Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓｏｎｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｕｓｉｎｇｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔａ￣ｎａｌｙｓｉｓ[Ｃ]//ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＲｅｃｏｒｄｏｆｔｈｅ２００２ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＩｎｓｕｌａｔｉｏｎꎬＡｐｒｉｌ７－１０ꎬ２００２ꎬＢｏｓｔｏｎꎬＵＳＡ.２００２:１７０－１７３.[１２]㊀吴广宁ꎬ钟鑫.温度对油纸绝缘介电频谱特性的影响[Ｊ].高电压技术ꎬ２０１５ꎬ４１(１２):４０８１.ＷＵＧｕａｎｇｎｉｎｇꎬＺＨＯＮＧＸｉｎ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｅｃｔｒｕｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１５ꎬ４１(１２):４０８１.[１３]㊀王林ꎬ周利军ꎬ吴广宁.应用极化/去极化电流法分析油纸绝缘微水扩散暂态过程[Ｊ].高电压技术ꎬ２０１３ꎬ３９(２):３５４.ＷＡＮＧＬｉｎꎬＺＨＯＵＬｉｊｕｎꎬＷＵＧｕａｎｇｎｉｎｇ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｍｏｉｓｔｕｒｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｉｎｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１３ꎬ３９(２):３５４.[１４]㊀廖瑞金ꎬ刘捷丰ꎬ吕彦冬.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[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１５ꎬ３０(１):２０４.ＬＩＡＯＲｕｉｊｉｎꎬＬＩＵＪｉｅｆｅｎｇꎬＬＶＹａｎｄｏｎｇ.Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｄｉｅ￣３７第１１期刘㊀骥等:变压器油纸绝缘老化介电谱特性及特征量研究ｌｅｃｔｒｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｉｎｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ[Ｊ].ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０１５ꎬ３０(１):２０４.[１５]㊀王有元ꎬ高竣ꎬ郝建.变压器油纸绝缘老化与水分含量评估频域介电特征量[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１５ꎬ３０(２２):２１５.ＷＡＮＧＹｏｕｙｕａｎꎬＧＡＯＪｕｎꎬＨＡＯＪｉａｎ.Ａｇｉｎｇａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅｅｖａｌ￣ｕａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓ￣ｆｏｒｍｅｒｕｓｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ[Ｊ].ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０１５ꎬ３０(２２):２１５. [１６]㊀廖瑞金ꎬ杨丽君ꎬ刘捷丰.电力变压器油纸绝缘含水量定量评估的时域介电特征量[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１５ꎬ３０(２):１９６.ＬＩＡＯＲｕｉｊｉｎꎬＹＡＮＧＬｉｊｕｎꎬＬＩＵＪｉｅｆｅｎｇ.Ｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｏｒｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃ￣ｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０１５ꎬ３０(２):１９６.[１７]㊀杨丽君ꎬ廖瑞金ꎬ郝建.变压器油纸绝缘频域介电特征量与绝缘老化状态的关系[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１２ꎬ２７(５):４４.ＹＡＮＧＬｉｊｕｎꎬＬＩＡＯＲｕｉｊｉｎꎬＨＡＯＪｉａｎ.Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｆｒｅ￣ｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄａｇｉｎｇｓｔａｔｕｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０１２ꎬ２７(５):４４.[１８]㊀刘文里ꎬ白仕光ꎬ李祎春ꎬ等.高压直流换流变压器油纸绝缘线性与非线性电场分析[Ｊ].电机与控制学报ꎬ２０１７ꎬ２１(９):８２.ＬＩＵＷｅｎｌｉꎬＢＡＩＳｈｉｇｕａｎｇꎬＬＩＹｉｃｈｕｎꎬｅｔａｌ.ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｉｎｅａｒａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｏｆＨＶＤＣｃｏｎｖｅｒｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌ￣ｂｏａｒｄｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１７ꎬ２１(９):８２. [１９]㊀林智勇ꎬ蔡金锭.油纸绝缘极化等效电路参数计算方法[Ｊ].电机与控制学报ꎬ２０１４ꎬ１８(８):６３.ＬＩＮＺｈｉｙｏｎｇꎬＣＡＩＪｉｎｄｉｎｇ.Ｎｏｖｅｌｍｅｔｈｏｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｐｏｌａｒｉｚｅｄｅ￣ｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１４ꎬ１８(８):６３.[２０]㊀文华ꎬ廖瑞金ꎬ郝建.变压器油纸绝缘频域介电谱特性的ＸＹ模型仿真及试验研究[Ｊ].高电压技术ꎬ２０１２ꎬ３８(８):１９５７.ＷＥＮＨｕａꎬＬＩＡＯＲｕｉｊｉｎꎬＨＡＯＪｉａｎ.ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄＸＹｍｏｄｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｃｈａｒ￣ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１２ꎬ３８(８):１９５７.[２１]㊀高俊ꎬ廖瑞金ꎬ杨丽君.基于扩展Ｄｅｂｙｅ模型的变压器油纸绝缘老化特征量研究[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１６ꎬ３１(４):２１３.ＧＡＯＪｕｎꎬＬＩＡＯＲｕｉｊｉｎꎬＹＡＮＧＬｉｊｕｎ.Ａｇｅｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｅｘｔｅｎｄ￣ｅｄＤｅｂｙｅｍｏｄｅｌ[Ｊ].ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉ￣ｅｔｙꎬ２０１６ꎬ３１(４):２１３.[２２]㊀林智勇ꎬ蔡金锭.运用混联等效电路诊断变压器油纸绝缘状态[Ｊ].电机与控制学报ꎬ２０１６ꎬ２０(３):２.ＬＩＮＺｈｉｙｏｎｇꎬＣＡＩＪｉｎｄｉｎｇ.Ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕ￣ｌａｔｉｏｎｂｙｈｙｂｒｉｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１６ꎬ２０(３):２.[２３]㊀杨丽君ꎬ齐超亮ꎬ邓帮飞.采用修正Ｃｏｌｅ￣Ｃｏｌｅ模型提取油纸绝缘频域介电谱的特征参量方法[Ｊ].高电压技术ꎬ２０１３ꎬ３９(２):３１０.ＹＡＮＧＬｉｊｕｎꎬＱＩＣｈａｏｌｉａｎｇꎬＤＥＮＧＢａｎｇｆｅｉ.ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌＣｏｌｅ￣Ｃｏｌｅｍｏｄｌｅｔｏｅｘｔｒａｃｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｅｃｔｏｒｓｃｏｐｙｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒ￣ｉｎｇꎬ２０１３ꎬ３９(２):３１０.[２４]㊀张秋也ꎬ朱学成ꎬ高自伟ꎬ等.运用混联等效电路诊断变压器油纸绝缘状态[Ｊ].哈尔滨理工大学学报ꎬ２０１５ꎬ２０(６):５９.ＺＨＡＮＧＱｉｕｙｅꎬＺＨＵＸｕｅｃｈｅｎｇꎬＧＡＯＺｉｗｅｉꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｏｉｌ＆ｐｒｅｓｓｂｏａｒｄａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｃｏｍｐｏｕｎｄｖｏｌｔａｇｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌ￣ｏｇｙꎬ２０１５ꎬ２０(６):５９.[２５]㊀ＧＩＳＥＬＢＲＥＣＨＴＤꎬＬＥＩＢＦＲＩＥＤＴ.Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａ￣ｔｉｏｎｌａｙｅｒｓｉｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｗｉｔｈＣｏｌｅ￣Ｃｏｌｅ￣ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ(ＰａｒｔＩＩ)[Ｃ]//ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＳｏｌｉｄＤｉｅｌｅｃ￣ｔｒｉｃｓꎬＪｕｌｙ８－１３ꎬ２００７ꎬＷｉｎｃｈｅｓｔｅｒꎬＵＫ.２００７:５９－６２. [２６]㊀ＷＯＬＮＹＳꎬＺＤＡＮＯＷＳＫＩＭ.ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅＣｏｌｅ￣Ｃｏｌｅｍｏｄ￣ｅｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｖｏｌｔａｇｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｐａｐｅｒ￣ｏｉｌｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ[Ｃ]//ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓＬｉｑｕｉｄｓꎬＪｕｎｅ３０－Ｊｕｌｙ３ꎬ２００８ꎬＦｕｔｕｒｏｓｃｏｐｅ￣Ｃｈａｓｓｅ￣ｎｅｕｉｌꎬＦｒａｎｃｅ.２００８:１－４.[２７]㊀董明ꎬ刘媛ꎬ任明.油纸绝缘频域介电谱特征参数提取及绝缘状态相关性研究[Ｊ].中国电机工程学报ꎬ２０１５ꎬ３５(２３):６２４６.ＤＯＮＧＭｉｎｇꎬＬＩＵＹｕａｎꎬＲＥＮＭｉｎｇ.Ｓｔｕｄｙｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａ￣ｒａｍｅｔｅｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｆｒｅｑｕｅｎ￣ｃｙ￣ｄｏｍａｉｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｆｏｒｏｉｌ￣ｐａｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥꎬ２０１５ꎬ３５(２３):６２４６.(编辑:邱赫男)４７电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２２卷㊀。
电力变压器油纸绝缘热老化现象的研究
电力变压器油纸绝缘热老化现象的研究作者：张文吉来源：《科技与创新》2016年第06期摘要：油纸绝缘是电力变压器内部绝缘的主要形式。
分析了电力变压器油纸绝缘的热老化现象，阐述了影响油纸绝缘热老化现象的各类因素，总结了油纸绝缘热老化现象的电气特征量，讨论了电力变压器油纸绝缘热老化现象的机理，以期通过油纸绝缘的热老化程度有效判断电力变压器的故障部位，从而保证电网的安全运行。
关键词：电力变压器；油纸绝缘；热老化现象；电气特征量中图分类号：TM855 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.06.126电力变压器是变配电的核心装置，也是电网运行中最关键的设备之一，其稳定性直接影响着电网的安全运行。
油纸绝缘是电力变压器内部绝缘的主要形式。
如果油纸绝缘出现热老化现象，则会导致电力变压器发生故障，缩短电力变压器的使用寿命，进而对整个电网的安全运行造成影响。
因此，本文对电力变压器油纸绝缘的热老化现象进行了研究，以期为相关单位查找电力变压器的运行故障提供帮助，避免引发更大的电力故障。
1 电力变压器油纸绝缘的热老化机理1.1 绝缘油的老化机理电力变压器的绝缘油主要由烷烃、环烷烃等碳氢化合物组成。
该物质在电弧和局部过热的情况下，会出现碳氢键断裂或碳碳键断裂的现象，断裂的碳原子和氢原子通过复杂的化学反应会重新组合在一起，形成氢气或低分子的烃气。
这种现象会随着过热时间的推移形成大量的碳氢聚合物，进而造成绝缘油热老化。
1.2 绝缘纸的老化机理绝缘纸的主要成分为纤维素，变压器绝缘纸的热老化是指纤维素出现了降解现象。
绝缘纸的老化方式有3种：①水解老化。
绝缘纸接触到的水分越多，纤维素的水解速度就越快，进而导致绝缘纸老化。
②如果变压器的温度过高，则会导致纤维素中的糖键断裂，出现纤维素解体的现象，进而造成绝缘纸热老化。
③氧化作用会使纤维素末端的游离羧基出现氧化还原反应，导致羧基状态不稳定，出现水解现象，最终造成绝缘纸老化。
电力变压器油纸绝缘热老化研究综述
电力变压器油纸绝缘热老化研究综述摘要：随着社会生产力的快速提高，对电的依赖性越来越大，从而推动了我国电力企业的快速发展。
电力企业的发展，有效的提高了人们的生活水平，与此同时，对电力的稳定性和安全性都有了较高的要求。
由于电力故障给人们带来不便以及严重的经济损失等现象频繁出现，根据统计发现，近年来，大部分的断电事件都跟输变电自身设备上密切相关，整个电力企业的安全性和稳定性都是由电力变压器油纸绝缘热老化引起的。
关键词：电力变压器；油纸绝缘；热老化根据调研发现，电力变压器的的使用寿命都大致在三十年左右，由此可见，对变压器油纸绝缘老化研究的重要性。
变压器油纸绝缘一旦出现老化现象，就会导致变压器绝缘的相关性能急剧下降，最后绝缘能力完全消失，油纸绝缘热老化是其中最重要的老化因子。
文章针对此现状对变压器油纸绝缘老化进行了研究，对其相应的变化规律进行了探讨和分析。
一、分析变压器油纸绝缘老化的影响因素变压器油纸绝缘是利用矿物油、绝缘纸、纸板构造而成。
在变压器内绝缘性能会受变压器运作时间而发生变化，从而导致电气和自身机械性能受到影响。
根据实际经验发现，过分使用绝缘油会改变体积电阻系数和总酸值，为了有效控制这一现象的发生，可以通过净化绝缘油或者更换新油的方式来到达此目的。
这并不代表体积电阻系数和总酸值变化就是导致变压器性能极具减弱的主要原因，其主要原因还在于固体绝缘的纤维纸劣化和纸绝缘的老化的问题上。
1、材料影响纤维素、半纤维素、木质素是绝缘纸的三大主要组成部分，其中纤维束占据着主导地位，通常情况下变压器中还含有牛皮纸化学成分，其中有涉及到百分之九十的纤维素和百分之五的半纤维素以及百分之三的木质素。
变压器在长期的运作状态下，会导致纤维素发生内部化学变化和物理变化，以此同时，外界环境也会加速变压器绝缘老化的速度，例如，氧气，水分，温度等，此外这些各大因素之间还会发生一些反应，加大了绝缘老化的程度，从而存现相关的质量问题。
电力变压器油纸绝缘热老化研究综述 崔朕铭
电力变压器油纸绝缘热老化研究综述崔朕铭摘要：如今，随着城镇化和工业化步伐的逐步加快，人们的用电量也在急剧攀升，给电力系统的发展带来了新机遇和新挑战，电力变压器是电力系统不可或缺的重要组成部分，是保障电网系统安全稳定运行的重要基础。
油纸绝缘则是电力变压器内部绝缘的主要形式，油纸绝缘的热老化现象直接影响着电网运行的安全稳定性，甚至会导致大面积停电事故的发生，给人们的日常生活带来了严重的影响。
因此，本文将对电力变压器油纸绝缘热老化问题进行研究综述，旨在提升电力变压器的工作效率和工作质量。
关键词：电力变压器；油纸绝缘；热老化现象；研究综述众所周知，电力变压器是变配电的核心设备，是影响电网安全稳定运行的关键设备，油纸绝缘的效果与电网运行的稳定性有着极为密切的关系，一旦油纸绝缘产生热老化现象，不仅仅会缩短电力变压器的使用寿命，还会造成电力变压器产生一系列故障，直接威胁着电网系统的安全稳定运行。
据不完全统计，我国一半以上的停电事故是由于输变电设备故障引起的，电力变压器油纸绝缘的热老化问题是造成停电事故的重要因素，基于此，深入探讨电力变压器油纸绝缘热老化问题，准确掌握电压变压器油纸绝缘热老化的影响因素和相关特征，对于增强电力变压器的性能和保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
一、电力变压器油纸绝缘的热老化机理油纸绝缘的热老化主要分为绝缘油的老化和绝缘纸的老化。
电力变压器的绝缘油是由烷烃、环烷烃等碳氢化合物共同构成，在电弧和局部过热的持续作用下，很容易产生碳氢键断裂和碳碳键断裂的情况，这些已经断裂的氢原子和碳原子会历经复杂的化学反应重新组合在一块，形成氢气亦或是低分子的烃气，经过一段时间就会形成大量碳氢聚合物，最终导致绝缘油的老化。
纤维素是绝缘纸的主要成分，而纤维素降解则是绝缘纸老化的主要表现，随着绝缘纸接触到的水分逐步增多，纤维素水解的速度会明显加快，这样会直接导致绝缘纸老化，而电力变压器在长时间工作的情况下，其温度会明显升高，有可能造成纤维素中的糖键断裂，从而导致绝缘纸热老化现象的产生，与此同时，氧化作用会促使纤维素末端的游离羟基发生氧化还原反应，造成羟基处于不平衡的状态，进一步引发水解问题，直接导致了绝缘纸老化现象的产生。
电力变压器油纸绝缘老化分析及其机理研究的开题报告
电力变压器油纸绝缘老化分析及其机理研究的开题报告一、选题背景电力变压器作为电力系统的重要设备，在电能传输中起到了至关重要的作用。
为了确保其稳定运行，油纸绝缘作为变压器的重要组成部分，需要得到充分的保护和维护。
然而，长期使用以及环境和外部因素的影响会导致油纸绝缘老化，进而影响变压器的正常运行，甚至可能引发事故。
因此，对电力变压器油纸绝缘老化机理进行研究，有助于制定科学的维护保养策略，保障电力系统运行的稳定性和可靠性。
二、研究内容本文旨在对电力变压器油纸绝缘的老化机理进行研究。
具体内容包括：1. 油纸绝缘老化的概念和基本特征2. 油纸绝缘老化的机理，包括油品老化、纸板化学变化等方面3. 变压器油纸绝缘老化的测量和评估方法，包括油色谱和纸张介电损耗因数等测试方法4. 变压器油纸绝缘老化的预防和治理技术，包括油品和纸张维护的方法及提高绝缘结构强度的措施三、研究意义本文将对电力变压器油纸绝缘老化的机理进行详细剖析，可以对油纸绝缘的老化情况进行深入了解，从而制定最合适的维护保养计划，延长电力变压器的寿命，减少故障率，保障电力系统安全运行。
四、研究方法针对电力变压器油纸绝缘老化机理的研究，将采用文献调研和实验室测量两种方法。
文献调研：收集研究成果和相关文献材料，在理论基础上对电力变压器油纸绝缘的老化机理进行分析。
实验室测量：通过采用油色谱法和纸张介电损耗因数等测试方法，对变压器油纸绝缘的老化情况进行实验室测量。
五、预期成果通过本研究，预期达到以下成果：1. 较为全面地分析电力变压器油纸绝缘的老化机理，为制定最优维护保养计划提供参考。
2. 理论分析与实验测量相结合，得出可靠的实验数据，为电力变压器油纸绝缘的保养提供依据。
3. 通过对电力变压器油纸绝缘的研究，提高电力变压器工作的可靠性和稳定性，保障电力系统的安全运行。
变压器油纸绝缘热老化的时频域介电和空间电荷特性研究
变压器油纸绝缘热老化的时频域介电和空间电荷特性研究一、概述随着电力系统的不断发展，变压器作为电力系统的核心设备，其运行安全和稳定性对电力系统的可靠运行至关重要。
变压器油纸绝缘作为变压器内部的主要绝缘结构，其性能直接关系到变压器的使用寿命和运行安全。
在实际运行过程中，变压器油纸绝缘会受到热老化等多种因素的影响，导致其性能逐渐下降，甚至引发故障。
研究变压器油纸绝缘热老化的时频域介电和空间电荷特性，对于提高变压器的运行可靠性和延长使用寿命具有重要意义。
热老化是变压器油纸绝缘性能下降的主要原因之一。
在高温环境下，油纸绝缘中的分子链会发生断裂、氧化等反应，导致绝缘性能下降。
热老化还会引起绝缘材料中介电特性的变化，包括介电常数、介电损耗等参数的改变。
热老化还会影响绝缘材料中的空间电荷分布和迁移，进一步加剧绝缘性能的恶化。
为了深入研究变压器油纸绝缘热老化的时频域介电和空间电荷特性，本文采用先进的实验技术和分析方法，对不同老化程度的油纸绝缘样品进行了系统的测试和分析。
通过对时频域介电特性的研究，可以揭示热老化对绝缘材料介电性能的影响规律；而通过对空间电荷特性的研究，则可以深入了解热老化过程中绝缘材料内部电荷的分布和迁移情况。
这些研究结果将为提高变压器的运行可靠性和延长使用寿命提供重要的理论依据和实践指导。
1. 变压器油纸绝缘在电力系统中的重要性在电力系统中，变压器作为电能转换与传输的核心设备，其运行的稳定性和安全性直接关系到整个电网的可靠运行。
而变压器油纸绝缘，作为变压器内部的主要绝缘结构，其性能优劣对变压器的使用寿命和故障率具有决定性的影响。
深入研究和理解变压器油纸绝缘的热老化特性，对于提升电力系统的运行效率和安全性具有重要意义。
变压器油纸绝缘具有高效的绝缘性能。
在高压电场下，油纸绝缘结构能够有效地隔离不同电位之间的电场，防止电流击穿，保证变压器的正常运行。
油纸绝缘结构还具有良好的耐热性能和冷却性能，能够在变压器长时间运行过程中保持稳定的绝缘性能，防止因热老化导致的绝缘性能下降。
变压器油纸绝缘老化状况的诊断研究
变压器油纸绝缘老化状况的诊断研究电力变压器在电力系统中负责电能的转换和传输,影响着供电系统运行的可靠性和安全性,是电网中不可缺少的电力设备。
由于变压器的使用寿命主要是由变压器的绝缘性能决定,因此绝缘老化是变压器的主要故障,避免因电力变压器故障影响电网的正常运行与油浸式变压器的绝缘老化诊断是密不可分。
目前对油浸式变压器的绝缘诊断多采用的是无损的介电响应法建立油纸绝缘的等效模型来诊断变压器油纸绝缘的老化状况。
本文采用时域介电响应法中的回复电压法,同时结合油纸绝缘系统的等效德拜模型研究变压器油纸绝缘系统的等效电路参数与绝缘状态的关系,进而用回复电压的特征参量来诊断变压器的油纸绝缘状况。
本文研究思路和主要内容如下:在研究了国内外关于变压器油纸绝缘老化状况诊断分析的基础上,发现变压器油纸绝缘的极化特性可在介电响应的理论基础上进行研究。
首先对变压器油纸绝缘的老化机理开始研究,介绍了电介质基本理论和极化特性;然后根据介电响应的数学理论推导介绍了介电响应的检测方法;接着根据油纸绝缘的物理结构逐步建立油纸绝缘系统的等效德拜模型,采用回复电压法推导德拜模型的回复电压测量公式;最后可得到回复电压的极化谱和初始斜率曲线。
根据变压器绝缘状态影响等效电路参数的变化,需要对油纸绝缘的等效电路进行参数辨识,本文采用回复电压的特征参量回复电压初始斜率建立优化目标函数,减少了大量试验数据的采集,采用果蝇优化算法辨识油纸绝缘等效电路的参数,并通过实例验证果蝇优化算法的可行性和准确性。
本文通过MATLAB软件搭建了油纸绝缘的等效德拜模型,观察等效电路参数和试验参数的改变对回复电压极化谱和初始斜率曲线的影响,结合油纸绝缘状态与等效电路参数的关系,进而可得回复电压特征参量与油纸绝缘状态之间的联系。
当油纸绝缘状态受潮老化后,等效电路的极化参数发生改变,影响极化谱和初始斜率曲线。
通过观察极化谱和初始斜率的变化,诊断出变压器的油纸绝缘状态。
研究电力变压器油纸绝缘热老化问题
研究电力变压器油纸绝缘热老化问题
王世恒
【期刊名称】《经贸实践》
【年(卷),期】2016(0)19
【摘要】随着时代的进步与经济的发展,我国越来越重视电力事业的发展,电力不仅与我国的经济发展息息相关,还关系到人民生活质量的提高。
电力供应的安全性、可靠性以及稳定性都需要依靠电网的安全运行。
电网瓦解和大面积的停电事故会给人民的日常生活带来严重的影响,甚至给我国带来严重的经济损失和社会损失。
据报道可知,近五年来,我国有50%左右的停电事故都是由输变电设备的故障引起的,电网的安全和稳定与大型油浸式电力变压器的绝缘性有很大的关系。
【总页数】1页(P91-91)
【作者】王世恒
【作者单位】汪清满台城综合开发有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM855
【相关文献】
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2.电力变压器油纸绝缘热老化研究综述
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热老化对变压器油纸绝缘介电响应特征参量影响的研究白锦军;万子逸;白添凯;赵志清;杨超;李梦滔【摘要】基于介电响应理论的回复电压法、极化去极化电流法和频域谱法，作为无损的诊断技术正逐渐被应用于变压器油纸绝缘的状态评估。
但是研究结果表明其测量结果会受测量过程中诸多因素的影响。
在一个复杂的油纸绝缘系统中，水分在油纸之间的分布，迁移和平衡过程取决实际运行温度和老化程度。
只有充分理解绝缘系统在温度和老化影响下的物理变化过程，才能更加准确的分析测量结果。
本文引入了一种描述变压器油纸绝缘系统介电特性的电路模型，研究了该模型中各参数值的确定方法，最后设计了130℃下加速热老化试验和变温试验，分别在不同老化程度和不同温度下对试品进行了介电响应测量，根据测量结果分别研究了热老化和温度对介电谱法测量的影响；并基于介电响应测量曲线提取了介电响应特征参量，深入研究了热老化和温度对介电响应特征参量的影响规律。
%Return voltage measurement (RVM), polarization and depolarization current measurement (PDC), and frequency domain spectroscopy (FDS), which are based on the dielectric response, are currently widely used for condition assessment of transformer insulation as non-destructive testing methods.However, it has been reported that results of these tests are highly influenced by Many factors during measurements. The distribution, migration and equilibriumof moisture between oil and paper in a complicated insulation system is highly temperature and aging dependent. It requires adequate experience and proper understanding to interpret the dielectric response results in the presence of temperature or aging variations and thermal instability. Proper analysis of the dielectric test result is only possible with an understandingof the physical behavior of the insulation system in response to temperature.Finally an accelerated aging e xperiment at 130℃ and a temperature variation experiment are done.Dielectric response measurement is measured under different aging degrees and different temperatures.Based on the testing results,research the variation rule of dielectric response measurements under different oil-paper insulation aging status and different temperatures.On the other hand,the author extracted the time and frequency domain characteristic parameters from the dielectric response measurements curve,and a deep reaching is done about the aging and temperature effects on the Dielectric Response characteristic parameters of Transformer Oil-Paper Insulation System.【期刊名称】《云南电力技术》【年(卷),期】2016(044)003【总页数】10页(P4-13)【关键词】油纸绝缘;时频域介电响应;特征参量;热老化;温度【作者】白锦军;万子逸;白添凯;赵志清;杨超;李梦滔【作者单位】云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明650200;云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明650200;云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明650200;云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明650200;云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明650200;云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明650200【正文语种】中文【中图分类】TM74电力变压器事故常有发生,变压器寿命受到材料绝缘性能的极大影响，热应力对绝缘油纸的作用会导致绝缘性能的下降。
在加速老化进程中，温度、氧气、水分是影响绝缘材料绝缘性能的主要因素。
介电响应是近年发展起来的变压器绝缘状态无损检测方法，与传统的聚合度、微水、油中溶解气体等分析方法相比，它不需要进行内部取样，可实现无损检测和诊断，是一种无损的电气诊断技术。
而且其受环境干扰小，携带绝缘信息丰富，实施起来简便易行，适合于变压器绝缘状态的现场诊断。
是国内外目前研究的重点。
介电响应测量方法包括时域和频域两类，时域的主要是回复电压法(recovery voltage method, RVM)和极化去极化电流法(polarization and depolarization current, PDC)，频域的是频域谱法( frequency domain spectroscopy, FDS)[1-3]。
但是，研究表明测量结果易受到受温度、水分、老化程度等因素的影响[4-6]，因此，研究温度、水分、老化程度等因素对压器油纸绝缘系统介电特性的影响十分重要。
本文分析了在实验室不同温度和老化条件下对变压器进行介电谱测量的试验结果。
基于PDC测试结果，文中引入了描述变压器绝缘系统介电特性的等效电路模型[7]，研究了该模型中各参数的确定方法。
并基于介电响应测量曲线提取了介电响应特征参量，深入研究了热老化和温度对介电响应特征参量的影响规律。
测量结果表明，介电响应测量结果的正确分析必须考虑测量温度及老化状况的影响，否则评估结果失实。
1.1 时域介电谱法（RVM和PDC）在进行介电响应(RVM和PDC)测量之前，将一个具有如下特征的直流阶跃电压U(t)施加于最初松弛的绝缘系统。
最初充电期间，阶跃电压只作用在0≤t≤t1内，在该时间段内，由式(2)给出的充电电流(极化电流)将流过绝缘系统。
其中，C0=C/εT是几何电容(C是在工频附近测得的电容，εT是复合绝缘系统在工频下的有效介电常数），ε0为真空介电常数，σT是复合绝缘系统的平均电导率，f(t)为复合绝缘系统的介电响应方程，响应函数描述了介质材料所具有的基本的“记忆”特性，它可以提供有关绝缘材料的重要信息[8]。
然后在t1≤t≤t2时间内短接(短路)绝缘材料的两个电极，去极化电流可根据式(3)求出：当t=t2时，断开短接(短路)并将一伏特表跨接在绝缘两端。
由于短接时间t2的不同，一些先前极化的分子得到充分的放松，而有的没有。
极化进程没有得到充分放松的极化分子在进一步放松时会引起绝缘材料两端电极间的回复电压。
图1描述了极化，去极化和回复电压的特征。
测试样品在0≤t≤t1时间内充电，测得到极化电流后在t1≤t≤t2内短接绝缘两端可测得去极化电流。
当t＆gt;t2时，断开短接，测得绝缘试品两电极间的电压，该电压称作恢复电压或回复电压。
根据测量得到的极化去极化电流曲线，可以实现极化去极化电流特征参量的提取，提取方法如下：1.1.1 60秒绝缘电阻(R60s)加压60 s后的试品电阻值即为60秒绝缘电阻，即1.1.2 吸收比(K)与极化指数(P.I.)吸收比(K)定义为60 s时的绝缘电阻值与15 s时的绝缘电阻值之比，即极化指数(P.I.)定义为加压10 min时的绝缘电阻值与1 min时的绝缘电阻值之比，即1.2 频域介电谱法（FDS)频域介电谱法测量原理是，对测试样品施加正弦激励，通过测量流经试品两端的电流，获取反映试品绝缘系统状态的信息。
频域介电谱法中一般采用复电容、介质损耗角正切值等参数作为频率的函数，用该函数曲线的变化情况评估油纸绝缘系统的绝缘状态。
测量原理图如图2所示：将介电响应函数进行傅里叶变换可得到频域中的极化率χ(ω)：因此在频域下的极化强度P(ω)为：电场作用下，介质中的电荷等粒子会发生电位移，电位移D(t)与施加的电场E(t)可表示为：式中，ε为电介质的相对介电常数。
对于各向同性的介质材料，电位移还包括极化作用P(t)：根据《电磁场》中Maxwell方程可知，在t=0时刻在介质材料两端施加一电场E(t)将会在介质中产生电流，可表示为：式中，σ0为介质材料的直流电导率。
根据傅里叶变换式(11)，可得到电流密度转换到频域下的方程为：结合(7)、(10)两式，电流密度可以表示为：可通过下式来定义介质材料的相对介电常数εr(ω)：相对介电常数εr(ω)的实部和虚部为：所以介电损耗为：复电容可写为：复电导率可表示为：在过去几年中，为了得到对介电响应更到位的分析，一些研究员[9-10]提出了许多变压器油纸绝缘系统的等效电路模型。
本质上，目前提出的所有模型都是由基于一个简单RC模型的扩展的Debye模型近似得到。
在电场作用下，偶极子会随着电场方向而变动，这种变动将产生极化电流。
电场消失后，这些偶极子逐渐放松到原来的状态[11]。
在电介质中，每一个极性基团邻近的分子可以有不同的排列方式。
因此，电场作用过后每个基团的响应时间是不同的[12]。
极化过程能够用一系列电阻和电容串并联来等效[7]，如图3示：图中，Ri和Ci的串并联支路表示不同的时间常数τi(τi=Ri×Ci)，模拟了不同驰豫时间下的介质极化现象。