极化电流测量方法和频域的频谱测量方法的技术分析

极化电流测量方法和频域的频谱测量方法的技术分析
电力变压器是电力系统中最重要的设备之一，变压器的性能状况直接影响了整个系统的运行可靠性。

电力变压器的造价高、长时间运行，变压器的绝缘状况检测为变压器正常运行的最重要判断依据。

变压器固体绝缘中的水含量和介质损耗测量是反映变压器绝缘状况的重要参数。

基于此，论文就研究一种结合时域的极化电流测量（PDC）方法和频域的频谱（FDS）测量方法分析法的新技术，能够快速准确检测变压器固体绝缘的含水量和介损值，方便进行分析为变压器安全运行和判断其老化状态提供依据。

标签：极化电流测量;频域频谱测量;技术方法
1 项目研究背景
目前，国内许多变电站中变压器已经“服役”了相当长的一段时间，有的运转情况良好，有的已出现过很多事故。

究竟一台老变压器的老化状态如何，是否可以继续运行或者需要吊芯干燥处理，是电力系统迫切需要解决的问题。

但对其进行老化评估的可靠方法只有打开油箱吊芯取固体绝缘件样品检测。

这和进行一次大修没什么区别，既费时又费力，并且有可能对变压器本身固体的绝缘造成损害。

为了能够对变压器老化程度进行现场无损的检测判断，进而对变压器预期寿命进行评估成为目前变压器领域研究的重点之一，因此开展变压器老化评估对变压器安全经济的运行有着重要的意义。

绝缘老化是一个四维空间的问题，它取决于绝缘、化学、热和机构强度在运行状态下的情况。

所有这些老化的过程都导致水分的产生，同时水也是老化进程的催化剂，因此水在油纸绝缘系统的老化中起着主要作用。

经典的绝缘老化诊断技术已使用许多年，例如色谱分析法（DCA）、聚合度（DP）测定、露点法、纤维纸及纸板的拉伸强度等等。

近年来，国外已采用了一些先进的诊断技术，其中包括用于糠醛诊断的高性能液相色谱法和极化/去极化电流法。

另外，尖端技术包括计算机X线体层摄影（CT）、核磁共振（NMR）等也正引入到变压器故障诊断技术中去。

国内目前对变压器的老化评估多采用色谱分析法（DCA）、聚合度（DP）测定、露点法、卡尔一费希尔滴定方法等方法进行老化评估。

重庆大学还成立的专门的老化评估分析项目组，但是整体上我们在老化评估检测方法上目前已经处干相对落后的阶段。

水分的含量和介损值状况直接体现变压器绝缘老化状况，要综合评估设备的绝缘老化状况，首先要充分考虑变压器固体绝缘的水分含量，这既是本项目的难点也是其关键点。

2 研究方法和内容
2.1主要技术内容
我们将研究一款能够准确综合评估变压器老化状态，并能够通过内置专家系统确定水分，对介电反应进行分析，确定固体绝缘中的水分。

自动算法将对诸如温度、绝缘形状、油传导率以及老化生成物等所产生的干扰因素进行补偿，可靠检测水分。

通过同步分析测量结论，实现在同一设备上综合分析介质损耗测量和水含量测量对变压器绝缘影响问题。

2.2主要技术难点
如何准确测试变压器固体绝缘中的水分含量和提高测試速度是项目研究的主要技术难点。

我们项目研究将采用一种时域极化去极化电流法（PDC）和频域的频谱分析法（FDS）结合双通道测量技术。

实现测试在高频率段（0.1Hz-5kHz）采用FDS 方式，而对于低频（0.1mHz-0.1Hz）采用PDC装置分析既加快了测量时间，而且同时将时域电流转换到频域，实现整个频率段（FDS）内的介质损耗系数测试，同时也实现了对变压器固体绝缘的水含量的检测分析，实现了准确、快速测量水含量和介损值问题。

通过对变压器的介损和水含有量测量，来实现对变压器老化状况综合的评估。

本项目研究将和一家公司合作开展我局负责项目研究目标的确定，提供试验场地、试验变压器，组织项目验收等工作。

由合作公司完成项目研究开发、调试工作，并协助完成项目验收、知识产权申报等工作，项目研究成果由两家共同所有。

项目研究计划：
（1）用1-2个月的时间，了解目前国内、外的变压器固体绝缘水含量检测技术和使用的监测仪器，比较各种技术和仪器的优缺点，明确研究目标。

（2）用1个月的时间确定合作厂家，提出研究出切实可行的系统方案。

（3）用时6-8个月的时间根据项目目标由合同厂家完成项目的开发研究，生产出满足符合要求的仪器，并安装调试。

（4）用1-2个月完成项目的验收总结，分析项目研究成果是否满足开发需求。

3预期目标以及创新点
3.1预期目标
确认采用双通道时域和频域结合分析法的可靠性、准确性、优越性，并研制出这两种方法相结合的设备。

确认固体绝缘材料中的水分含量与变压器老化的天系，起到正确分析变压器老化问题。

实现变压器不同频率下的介质损耗值测量，减少测试设备的投入缩短测试时间。

避免了测试过程的停电时间过长造成的经济损失。

根据项目研究成果对我局的所有在运行的变压器、互感器等设备进行准确的老化评估，建立设备老化数据库，达到延长设备使用寿命的效果。

3.2创新点
采用时域极化去极化电流法（PDC）和频域的频谱分析法（FDS）结合双通道测量技术不仅能够检测准确有效变压器固体绝缘中的水含量，还能极大的提高测试速度。

结语
通过上文的分析，希望可以能够有效的缩短对变压器固体绝缘的水含量和介损值测量，整体测量的时间约为单一的模式介质响应测量方法的20%，整体测试约3个小时，可以大大提高测量速度，减少测量停电造成的经济损失。

而且通过变压器老化评估，能有效的延长了变压器的使用寿命，既提高了系统的整体工作效率，又在保障电网安全运行基础上充分利用现有的资源。

参考文献
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