电力变压器油纸绝缘老化状态评估方法研
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。
电力变压器绝缘状态评估方法研究

电力变压器绝缘状态评估方法研究摘要本文以层次分析法为基础,首先对影响电力变压器绝缘状态的因素进行分析并分类,然后对状态等级进行划分,通过获取指标权重并与健康度结合确定评估状态等级。
最后通过实例分析证明此方法能有效辨别电力变压器绝缘健康状态等级。
关键词:层次分析;电力变压器;绝缘状态;健康度中图分类号:TM7120引言随着国民经济的发展,电力的需求越来越大,对电力系统的要求也越来越高,电力变压器作为电力系统中的核心部件之一,对于电力系统的稳定有着至关重要的作用。
目前,我国在运营的电力变压器有一部分已经是运行十几年的老变压器,对于这部分变压器绝缘健康状态的精准评估,对于提高电网的稳定性、国民用电的经济性以及降低由盲目检修造成对人力物力的浪费有着较大的改善[1]。
影响电力变压器绝缘健康状态的因素多而繁杂,本文主要从三个方面来对电力变压器绝缘健康状态进行评估,分别是油色谱分析、电气试验、油化试验,借助层次分析相方法来分析变压器绝缘健康状态因素并获取权重,结合健康度获取评估等级[2]。
1 电力变压器绝缘健康状态评估模型的建立电力变压器由于自身工作的性质,在电场和热场的环境下,使其内部结构存在老化的现象,在数年的运行过程中,绝缘油会慢慢存在一些烃类、一氧化碳、氢气、二氧化碳这些特征气体,也体现这电力变压器的绝缘状态在慢慢的变恶劣。
对于绝缘状态的检测可以通过电气试验和油化试验来进行,通过对绕组直流电阻、绕组介损、绕组吸收比、微水含量、油中糠醛等指标的检验完成对绝缘状态的的监测,进而完成对电力变压器绝缘状态的评估[3]。
图1是电力变压器绝缘状态的评估模型。
电力变压器的绝缘状态的健康评估最终是通过健康状态值来体现的。
根据相关专家与有关文献和论文,构建状绝缘态的健康等级,如表1所示。
电力变压器绝缘状态的指标由于是不同的量纲组成的因此对于不同的量纲的隶属度函数是不同的,定义论域R中的子集A,假设R中的任一元素 , ,则称为元素p对A的隶属函数,其数值越接近1,代表隶属度越高[5]。
变压器绝缘材料老化判断的方法探讨

冯 倩 旋
( 州 西 门子 有 限公 司 , 广 东广 州 广 503 ) 15 0
命 是 变 压 器 的 使 用 寿 命 标 志 , 阐 述 了 绝 缘 材 料 在 变 压 器 运 行 中 老 化 的 原 因 、绝 缘 材 料 老 化 分 解 产 生 c o、c 2 o 探 讨 了如 何 通 过 测 定 变 压 器 油 中 c o、c 含 量 以及 糠 醛 的 含 量 两 种 途 径 来 分 析判 断 变 o 的
时 ,应 当 加 以关 注 , 固体 绝 缘 受 到 损 坏 ,可 能 会 造 成绝 缘
材 料 的 击 穿 ,而 绝 缘 材 料 的 寿 命 也 是 变 压 器 的 使 用 寿命 标
体 积 大 约 是 C 4倍 ,甚 至 更 高 。 可 见 ,纤 维 纸 板 随 受 O的
热 温 度 升 高 ,C 在 气 体组 份 中所 占 比例 越 高 。 O 在 变 压 器 油 中 .最 弱 的 分 子 键是 C H 键 。而纤 维 素 的 — C O键 , 其 热 稳 定 性 比 变 压 器 油 中 最 弱 的 C H 键 还 差 , — —
关 键 词 :变 压 器 油 ;绝 缘 材 料 ;老 化
中图 分 类 号 :T 1 M4 2
文 献 标 识 码 :B
文 章 编 号 : 10 - 4 2 (0 0 l- 0 0 0 0 9 9 9 2 1) 0 7 - 3 1
l 刖 置
生 成 水 的 同 时 ,会 生 成 大 量 的 C 和 C : 少 量 烃 类 气 体 O O 及 和 糠 醛 化 合 物 , 同 时 油 也 会 被 氧 化 。 C 和 C : 生 成 不 O O 的 仅 随 温 度 升 高 而 加 快 ,而 且 随 油 中 氧 的 含 量 和 纸 的湿 度 增
变压器绝缘老化的检测

变压器绝缘老化的检测变压器固体绝缘是由含纤维的物质组成,老化后生成CO和CO2以及糠醛,因此可借助测量CO和CO2以及糠醛的含量和绝缘纸聚合度来诊断变压器绝缘老化的缺陷,通过产气速率的测试,来判断绝缘老化的程度。
1、利用液相色谱法测量油中糠醛的含量判断绝缘的老化程度测量油中糠醛浓度(C4H3OCHO即呋喃甲醛),这是因为绝缘纸中的主要化学成分是纤维素。
而纤维素大分子是由D——葡萄糖基单体聚合而成。
当绝缘纸出现老化时,纤维素历经如下化学变化:D——葡萄糖的聚合物由于受热、水解和氧化而解聚,生成D——葡萄糖单糖,而这种单糖又很不稳定,容易水解,最后产生一系列氧环化合物。
糠醛是绝缘纸中纤维素大分子解聚后形成的一种主要的氧环化合物。
它溶解在变压器的绝缘油中。
当绝缘的纤维素受高温、水分、氧气等作用后将裂解,糠醛便成了绝缘纸因降解形成的一种主要特征液体。
1)判断依据。
利用高效液相色谱分析技术测定中油中糠醛含量,可发现下列故障情况:⑴已知内部存在故障时判断是否涉及固体绝缘;⑵是否存在引起绕组绝缘局部老化的低温过热;⑶判断运行年久变压器的绝缘老化程度。
2)检测糠醛含量的特点。
油中糠醛分析时,可以结合油中CO和CO2含量分析以综合诊断其内部是否存在固体绝缘局部过热故障。
《规程》建议在以下情况检测油中糠醛含量:⑴油中气体总烃超标或CO、CO2过高;⑵500kV变压器和电抗器及150MV A以上升压变压器投运2~3后;⑶需了解绝缘老化情况。
3)判断绝缘纸的老化程度的优点:用高效液相色谱分析仪测出其含量,根据浓度的大小判断绝缘纸的老化程度,并根据糠醛产生速率可进一步推断其老化速率以及剩余寿命。
糠醛分析的优点是:⑴取样方便,用油量少,一般只需油样十至十几mL。
⑵变压器不需停电。
⑶取样不需特别的容器,保存方便。
⑷糠醛为高沸点液态产物,不易挥发损失。
4)检测糠醛含量的要求。
根据DL / T596——1996电力设备预防性试验规程对油中糠醛含量的要求,在必要时应予以检测。
变压器绝缘材料老化的监测与评估方法

变压器绝缘材料老化的监测与评估方法变压器是电力系统中不可或缺的设备,而绝缘材料作为变压器重要的组成部分,在运行中容易受到老化的影响。
变压器绝缘材料老化的监测与评估方法的研究对于确保变压器的稳定运行和延长其寿命至关重要。
本文将详细介绍变压器绝缘材料老化的监测与评估方法。
一、非破坏性监测方法非破坏性监测方法是指对变压器绝缘材料进行监测和评估,而无需对其进行破坏性的取样或检测的方法。
这些方法具有操作简便、无损失、高效快速等特点。
1. 绝缘电阻测量法绝缘电阻测量法是一种常见的非破坏性绝缘老化监测方法,它通过测量绝缘材料的电阻值来判断其老化程度。
该方法主要适用于固体绝缘材料,如纸、油漆、胶木等。
通过比较绝缘电阻值的变化,可判断绝缘材料是否存在老化现象。
2. 热发射电子显微镜(TEM)分析热发射电子显微镜(TEM)分析是通过观察绝缘材料中微小颗粒的形态和分布来评估其老化程度。
该方法对于富含纸质绝缘材料的变压器尤为适用。
通过TEM分析,可以检测到绝缘材料中氧化物、纤维、沉淀物等微观颗粒,进而评估绝缘材料的老化程度。
二、破坏性监测方法相较于非破坏性监测方法,破坏性监测方法需要对绝缘材料进行取样或检测,但能够更准确地评估绝缘材料的老化情况。
1. 绝缘材料物理性能测试绝缘材料的物理性能测试是常用的破坏性监测方法之一。
通过对取样绝缘材料的物理性能进行测试,如材料的拉伸强度、热稳定性等,可以评估绝缘材料的老化程度以及其在变压器中的使用寿命。
2. 气体分析法气体分析法是一种通过检测变压器油中产生的气体,来评估绝缘材料老化程度的方法。
当绝缘材料发生老化、破损或击穿时,会导致油中产生相应的气体。
通过对油中气体成分和含量的分析,可以判断绝缘材料的老化情况,提前进行维修或更换。
三、红外热成像检测红外热成像检测是一种通过红外热像仪对变压器进行绝缘材料老化情况的监测。
通过检测变压器外壳的表面温度分布,可以发现绝缘材料存在的问题,如老化、破损等。
变压器绝缘材料老化的诊断方法

变压器绝缘材料老化的诊断方法变压器是电力系统中不可或缺的设备之一,它的运行稳定性直接关系到电网的安全稳定运行。
而变压器绝缘材料的老化是导致变压器性能下降甚至故障的主要原因之一。
因此,及时发现和准确诊断变压器绝缘材料老化的方法至关重要。
本文将介绍几种常用的变压器绝缘材料老化的诊断方法,并对其优缺点进行分析。
1. 电红外法电红外法通过检测变压器绝缘材料表面的温度分布来判断是否存在老化问题。
这种方法可以实时监测变压器绝缘材料的热点,及时发现潜在的故障点。
然而,电红外法只能检测表面温度,无法获取变压器绝缘材料内部的老化情况,因此其诊断结果有一定的局限性。
2. 超声波法超声波法通过发送超声波信号来检测变压器绝缘材料的声波特性,从而判断是否存在老化问题。
这种方法能够准确测量变压器绝缘材料的声速和声阻抗,进而判断绝缘材料的损伤程度。
然而,超声波法对设备的操作要求较高,且结果的解释和分析也较为复杂。
此外,超声波法只适用于某些特定类型的绝缘材料。
3. 空气超声法空气超声法是一种非接触的变压器绝缘材料老化诊断方法。
它利用超声波在绝缘材料内部的传播速度与材料完整性的关系,通过检测超声波信号的传播时间和振幅变化来判断绝缘材料的老化程度。
空气超声法具有操作简便、结果解释清晰等优点,但其对绝缘材料的形态和结构有一定的限制性。
4. 化学分析法化学分析法是一种通过化学试验来检测变压器绝缘材料老化程度的方法。
通常采用化学试剂对绝缘材料进行提取,然后利用色谱、质谱等技术对提取物进行分析。
化学分析法可以获得较为准确的老化程度信息,但需要耗费较长的时间和金钱,并对操作人员的技术要求较高。
综上所述,变压器绝缘材料老化的诊断方法有电红外法、超声波法、空气超声法和化学分析法等。
这些方法各有优缺点,可以根据实际情况选择合适的方法进行诊断。
在实际应用中,也可以结合多种方法进行综合判断,以提高诊断的准确性和可靠性。
未来随着科技的进步,相信会有更多更高效的变压器绝缘材料老化诊断方法被提出和应用。
变压器绝缘材料老化与寿命评估的模型

变压器绝缘材料老化与寿命评估的模型随着电力系统的发展,变压器在电能传输和分配中发挥着重要作用。
而变压器的绝缘材料是其核心组成部分,其可靠性和使用寿命直接影响整个系统的稳定性和安全性。
因此,研究变压器绝缘材料老化与寿命评估的模型是非常重要的。
一、绝缘材料老化机理绝缘材料老化是指材料在长时间运行中,受到电磁场、电压、电流、温度等多种因素的作用下,发生物理化学变化,导致材料性能下降或失效的过程。
常见的绝缘材料老化机理包括热老化、电气应力老化、电晕老化和介质分解老化等。
1. 热老化当变压器长时间运行,绝缘材料会受到高温的影响,引起热老化。
热老化会导致绝缘材料的机械性能、电气性能和耐热性能下降。
特别是聚合物绝缘材料,在高温下容易发生变形、开裂和变色等现象,进而降低了绝缘材料的绝缘性能。
2. 电气应力老化在变压器运行过程中,由于电压和电流的作用,绝缘材料会承受电气应力。
长时间的电气应力作用会使绝缘材料分子链发生断裂和极化损失,导致绝缘材料的介电强度下降和漏电现象的出现。
3. 电晕老化电晕是指电压高于材料的击穿电压时,在绝缘材料表面或内部产生电弧放电现象。
电晕放电会导致绝缘材料表面和内部炭化、氧化,形成局部绝缘性能的劣化和绝缘击穿的风险。
4. 介质分解老化当变压器的绝缘材料受到异常电压冲击时,可能会发生介质分解现象。
介质分解会导致绝缘材料内部产生气体放电和放电通道,破坏了绝缘状况,从而加速绝缘材料的老化过程。
二、变压器绝缘材料寿命评估的模型为了预测变压器绝缘材料的使用寿命,研究人员和工程师提出了多种评估模型。
其中比较常用的有Arrhenius模型、Aging模型和Weibull模型。
1. Arrhenius模型Arrhenius模型基于热老化机理,通过热老化试验数据建立了绝缘材料老化速率与温度之间的关系。
该模型假设绝缘材料的老化速率与温度成指数关系,可以通过测定绝缘材料在不同温度下的老化速率,来评估绝缘材料在实际工作条件下的使用寿命。
油浸式电力变压器老化及寿命评估研究综述

油浸式电力变压器老化及寿命评估研究综述摘要油浸式变压器使用寿命主要取决于变压器油和固体绝缘材料的老化程度。
要评估和预测变压器的寿命周期,保证变压器安全、可靠运行,就要对变压器的老化与寿命状态进行实时监测与评估。
本文以油-纸绝缘系统的介电响应模型为例,对油浸式变压器的老化以及寿命评估进行分析。
关键词油浸式变压器;老化;寿命评估电力变压器是电网系统的关键设备,其运行可靠性直接关系到电网的安全稳定。
油浸式变压器的绝缘系统主要由绝缘油和固体绝缘组成,在长期运行中,固体绝缘受到化学、电气、机械、热能等作用,會产生CO、CO2、糠醛、水分等物质。
油纸绝缘中的水分含量是变压器能否可靠运行的一个重要指标,可以用其表征变压器内部绝缘系统的老化状态。
1 变压器老化寿命评估的意义电力工业的迅猛发展对电力系统的安全运行及供电可靠性提出了更高的要求。
变压器是电网中能量转换、传输的核心,在电力系统中处于极其重要的地位。
正因为电力变压器自身的昂贵造价及其在电力系统中的重要地位,其发生事故所带来的直接或间接损失将是非常巨大的。
因此,保证变压器的安全运行,对电力系统具有非常重大的意义。
目前,使用最广泛的电力变压器是油浸式变压器。
油浸式电力变压器绝缘系统的安全可靠性,是变压器正常工作运行的基本条件,绝缘材料的寿命对变压器的使用寿命起决定作用。
2 油纸绝缘系统的介电响应模型油纸绝缘系统是由不同介质组成,即微弱极性的绝缘油混合着更低极性的绝缘纸板。
由于介质具有各自的介电特性,油纸绝缘系统既存在电介质的单独特性,又包含不同介质组合体的介电特性,使电荷积累在油纸介质的交界面处,这种极性被称作Maxwell-Wagner或界面极化。
矿物质油的介电响应特性比较简单,相对介电常数和电导率在已知温度下基本为常数,因此介电响应可以忽略;纸板介电响应特性与其水分含量和产品老化状态有很大联系,建立合适的等效模型,可以计算油纸绝缘系统的介电响应特性。
近年来,基于介电响应特性,学者们提出了一些变压器油纸绝缘系统的等效电路模型。
变压器绝缘老化监测与评估方法与案例

变压器绝缘老化监测与评估方法与案例随着电力设备的不断发展,变压器作为电力系统中不可或缺的设备,承担着电能的传输和配送任务。
然而,由于长期使用和环境因素等原因,变压器绝缘老化问题日益突出,给电力系统的正常运行带来了极大的安全隐患。
因此,如何准确监测和评估变压器绝缘老化情况,成为了电力行业亟待解决的问题。
一、绝缘老化监测方法1. 电工参数法电工参数法是一种常用的变压器绝缘老化监测方法,其原理是根据变压器运行时采集到的电工参数来评估绝缘老化程度。
常见的电工参数包括绝缘电阻、介质损耗因数和介质容量等。
通过定期测试这些电工参数的数值,并与变压器设计时的数值进行比较,可以初步判断绝缘老化情况。
2. 频率特性法频率特性法是一种通过变压器的频率响应来判断绝缘老化程度的方法。
当绝缘老化导致变压器的频率特性发生变化时,可以通过频率响应测试来检测到。
常见的频率响应测试包括低频电压响应测试和频率响应分析测试。
频率响应测试能够提供更为详细的绝缘老化信息,并且能够检测到绝缘老化的早期迹象。
3. 化学分析法化学分析法是一种通过变压器油中的特定成分来评估绝缘老化程度的方法。
变压器油中含有的气体、溶解气体和溶解电解质等物质会随着绝缘老化程度的加剧而发生变化,通过对这些物质的分析可以判断绝缘老化的情况。
常见的化学分析方法包括气体色谱法、红外光谱法和溶解气体分析法等。
二、绝缘老化评估方法1. 指标评估法指标评估法是一种通过对绝缘老化监测指标进行定量评估的方法。
根据绝缘老化监测结果中的电工参数、频率特性和化学分析等指标,结合已有的评估标准和经验数据,进行综合评估。
通过对评估结果的分析,可以判断绝缘老化的等级和剩余使用寿命,为变压器维护和运行提供依据。
2. 图像处理法图像处理法是一种通过对变压器绝缘老化图像进行处理和分析的方法。
通过采集变压器外部和内部的图像,利用图像处理技术对图像中的绝缘老化信息进行提取和分析。
图像处理法能够直观地反映绝缘老化的情况,并且能够检测到一些细微的老化迹象。
变压器绝缘材料老化的监测与评估方法研究

变压器绝缘材料老化的监测与评估方法研究随着电力行业的快速发展,变压器在输电中起着越来越重要的作用。
而变压器的绝缘材料老化问题也越来越受到人们的关注。
经过长时间运行后,变压器绝缘材料开始老化,电气性能下降,甚至可能会导致事故发生。
如何及时准确地监测和评估变压器绝缘材料的老化情况,成为了电力行业的一个重要问题。
一、老化机理变压器绝缘材料的老化主要分为两种类型:热老化和氧化老化。
热老化是指材料在高温下长时间暴露,分子结构受到破坏,导致电气性能下降。
氧化老化是指材料在大气中或者含氧物质中受到氧化作用,材料质量逐渐变差,电气性能同样会下降。
二、监测方法1. 物理测试法物理测试法是利用物理学原理对变压器绝缘材料进行测试,以确定材料的电气性能是否有所下降。
物理测试法包括介电强度测试、电容测试、介电损耗测试等。
这些测试方法可以快速准确地判断绝缘材料的损耗情况。
2. 化学测试法化学测试法是利用化学试剂对绝缘材料进行测试,以确定材料是否已经老化。
化学测试法包括抽油法、塞尼定法、气相色谱法、红外分析法等。
这些测试方法可以直接检测绝缘材料的化学成分,判断材料的老化程度。
三、评估方法1. 综合评估法综合评估法是指针对变压器绝缘材料进行多项测试,并对测试结果进行综合分析,以确定绝缘材料是否老化。
综合评估法可以从多个角度对绝缘材料进行评估,评估结果更加准确。
2. 经验评估法经验评估法是指根据变压器运行情况,结合历史数据和经验,对绝缘材料进行评估。
经验评估法不需要进行大量测试,节省了时间和成本,但是评估结果可能会有一定的偏差。
四、结论变压器绝缘材料老化的监测和评估对保障电力系统的安全运行非常重要。
在检测时,可以结合物理测试法和化学测试法等多种方法进行测试,并通过综合评估法和经验评估法等方法对测试结果进行分析,得出准确的评估结果。
未来,应加强对变压器绝缘材料老化机理的研究,提出更加科学的监测和评估方法,将电力系统的安全运行保障得更加完善。
电力变压器绝缘状态评估方法研究

电力变压器绝缘状态评估方法研究发布时间:2021-05-28T07:25:04.320Z 来源:《学习与科普》2021年3期作者:董云鹏杨牛[导读] 现在我国特高压和超高压输电的迅速发展,油浸式变压器由于其绝缘性能优异在电能传输中起到了不可替代的作用油浸式变压器的绝缘结构主要由复合油纸绝缘组成,油纸绝缘的绝缘状态决定了油浸式变压器的使用寿命电介质损耗按其形成机理可分为电导损耗、共振损耗和弛豫损耗 [10]。
国网山东省电力公司费县供电公司山东临沂 276000摘要:本文以层次分析法为基础,首先对影响电力变压器绝缘状态的因素进行分析并分类,然后对状态等级进行划分,通过获取指标权重并与健康度结合确定评估状态等级。
最后通过实例分析证明此方法能有效辨别电力变压器绝缘健康状态等级。
关键词:层次分析;电力变压器;绝缘状态;健康度引言现在我国特高压和超高压输电的迅速发展,油浸式变压器由于其绝缘性能优异在电能传输中起到了不可替代的作用油浸式变压器的绝缘结构主要由复合油纸绝缘组成,油纸绝缘的绝缘状态决定了油浸式变压器的使用寿命电介质损耗按其形成机理可分为电导损耗、共振损耗和弛豫损耗 [10]。
前两者分别与电介质的电导电流和共振极化过程有关,弛豫损耗则是由弛豫机构极化引起。
去极化电流仅由变压器的弛豫机构产生与变压器电导无关,是分析变压器弛豫机构的有效手段。
该文通过对极化去极化电流模型与原理进行研究,提出弛豫损耗模型定量变压器油纸绝缘的弛豫损耗,并提出使用弛豫损耗与去极化弛豫能量定性评估变压器绝缘状态,研究油纸绝缘老化程度对于弛豫损耗与去极化弛豫能量的影响,为发展极化去极化电流诊断法奠定基础。
1变压器绝缘产生机理及危害油浸式变压器主要的绝缘材料包括液体绝缘油和固体绝缘纸、板,绝缘材料发生理化反应后其对应的绝缘强度会有不同程度的改变。
绝缘油具有良好的导热性能和绝缘性能,绝缘油受到污染或因油中气体氧化溶解导致的变压器油的绝缘性能下降具有一定的可逆性,可以通过更换绝缘油来实现,但早期油中气体对固体绝缘材料的影响也很大。
变压器油纸绝缘老化状态的分析方法

中 图分 类 号 :M2 5 T 1. 4
文 献 标 志码 : A
文 章编 号 :6 3 79 (0 0 0 — 0 4 0 17 — 5 8 2 1) 2 0 5— 4
本 文介绍 一种新 的油纸 绝缘 缺陷模 型 ,用 于电
品
的变化 。然而 , 局部放 电具 有较强 的随机性 , 如何 采 用 局部 放 电参数 评估 和 诊 断油 纸绝 缘 老化 程度 , 仍
是 需要深 入研究 的 问题 。
收稿 日期 :09 1 — 0 2 0— 2 3
图 1 电热 老化 试 验 油 箱 结构
作者简介 : 凯 ( 9 2 ) 男, 王 18一 , 陕两西安人, 助理丁程师 , 从事2 0 V 2 变电运行工作: k
摘
70 5 ) 10 4
要: 油纸 绝缘 老 化 与 充油 电气设 备 绝缘 寿命 具 有 紧 密联 系 。 文章 介 绍 了采 用 新 的油 纸 绝 缘缺 陷模 型 模 拟 变 ●
压器匝间绝缘缺 陷. 通过 电热老化试验 , 采集油纸绝缘老化过程 中缺 陷模 型的局部放 电信号及绝缘纸样本聚合 度 、 中水分含量。提取 了2 个局部放 电的统计算子用于 油纸绝缘老化状态的识别, 油 7 采用模糊C 均值聚类算法 一 对统计 向量进行聚类分析, 并与样本聚合度及 油中水分含 量相 比较。结果表 明模 糊c 均值聚类算法对油纸绝缘 一 老 化状态的判别结果可以为绝缘状态诊断提供具有重要参考价值 的信息。
的7 %t 19 年则 分 别 为7 % ̄ 6 %I 2 0 年 变 压 4 s 90 J : 6 H5 04 ;
电力变压器老化的判据与测试方法

0引言随着变压器使用年限的增加,绝缘纸、纸板等固体绝缘材料也会逐渐老化,其中的纤维素会逐渐分解,并有CO、CO2和水析出,同时其聚合度也会下降。
固体绝缘材料的老化,其最终结果是使绝缘纸的击穿电压和体积电阻率降低、介损增大、机械强度下降。
值得关注的是,变压器固体绝缘材料老化后,一旦其机械强度丧失,如在变压器出口发生短路,绕组在短路电动力的冲击下,将有可能造成绝缘损坏而导致电气击穿等严重后果。
1造成绝缘材料老化的原因电力系统运行中的变压器,随着运行年限的增长,表征变压器寿命的绝缘会逐渐老化。
变压器老化的主要原因可归结为电的作用、热的作用、化学作用、机械力作用以及变压器运行环境的作用。
另外,变压器绝缘老化的速度与绝缘结构、材料、制造工艺、运行环境、所受电压、负荷情况等有密切关系。
当变压器运行在过负荷或其它异常态时,固体绝缘材料高分子链在高温、氧气、水分的作用下会发生热裂解、氧化裂解等化学反应,使绝缘纤维材料脆化,丧失弹性,聚合度降低,机械性能和电气性能下降。
在高温作用下,绝缘油也产生H2及各种特征气体。
并与溶于油中的水分、氧气、氮气等氧化物发生化学反应,产生有机酸,使油tanδ增大,产生大量油泥等固体沉淀物,促进了绝缘材料的老化。
运行中的电力变压器要受到工作电压和过电压的双重作用,固体绝缘材料会因热和电应力的作用发生局部损坏;绝缘油在高强度的电场、磁场、电弧或者电晕等的作用下,油中气体杂质、水分等会发生微观电击穿,造成油介质内部分解或气化,使老化或破坏会逐渐加深。
2绝缘材料老化判据的研究2.1绝缘油老化判据的研究绝缘油是否老化,其主要是由二个特征来反映,其一是变压器油酸值是否过高;其二有否产生不溶于油的化合物,并伴有多种烃类气体产生。
变压器油老化的后果是变压器的整体绝缘水平下降,因此油的绝缘强度是判断变压器油老化的重要指标。
除此以外,大量的实验研究和现场运行管理的经验表明,油的酸值、界面张力、油中水分含量、介质损耗等试验也能说明油的质量和老化程度。
变压器绝缘老化监测与评估方法与实践

变压器绝缘老化监测与评估方法与实践随着电力系统的快速发展,变压器作为电力系统中的核心设备之一,承担着电能传输和分配的重要任务。
而变压器的绝缘老化问题一直是影响变压器安全运行和寿命的重要因素之一。
因此,如何有效监测和评估变压器绝缘老化情况,成为保障电力系统稳定运行的重要研究内容。
一、绝缘老化监测方法1. 观测法观测法是最直观、最常用的变压器绝缘老化监测方法之一。
通过对变压器的运行情况、温度、噪声、振动等参数进行观察和记录,以判断绝缘老化情况。
观测法的优点是操作简便、成本低廉,适用于各类变压器。
但是观测方法依赖于经验和感觉,存在主观性较大的问题。
2. 仪器法仪器法是利用专门的仪器设备对变压器的绝缘老化情况进行定量监测的方法。
常用的仪器有绝缘电阻测量仪、局部放电监测仪等。
这些仪器可以对变压器绝缘材料的性能进行测量和评估,能够较准确地判断绝缘老化情况。
但是,仪器法的缺点是设备价格昂贵,操作要求较高,需要专业人员进行操作和解读结果。
3. 物理化学法物理化学法是通过分析绝缘材料的物理和化学性质,来评估绝缘老化情况的方法。
常用的方法有红外热像仪检测、气体分析法等。
这些方法能够通过对绝缘材料表面温度、气体分析结果的分析,判断绝缘老化情况及其程度。
物理化学法的优点是结果客观可靠,能够提供详细的数据支持。
但是,该方法对设备要求较高,操作复杂,需要有一定的专业知识和经验。
二、绝缘老化评估方法1. 绝缘电阻法绝缘电阻法是评估变压器绝缘老化程度的一种常用方法。
这种方法通过测量变压器的绝缘电阻值,来判断绝缘材料的老化情况。
一般情况下,变压器的绝缘电阻值会随着老化程度的加深而逐渐降低。
因此,通过对变压器不同绝缘部分的绝缘电阻进行测量并对比,可以评估变压器的绝缘老化情况。
2. 局部放电测试局部放电测试是评估变压器绝缘老化程度的重要手段之一。
放电是绝缘老化过程中常发生的一种现象,通过对变压器进行局部放电测试,可以检测到绝缘材料中的局部放电现象。
变压器绝缘材料老化与寿命评估技术

变压器绝缘材料老化与寿命评估技术随着电力系统的不断发展和电能需求的增加,变压器作为电力传输和分配中不可或缺的组件,承担着重要的任务。
然而,随着使用时间的增加,变压器绝缘材料的老化将不可避免地影响其性能和寿命。
因此,准确评估变压器绝缘材料的老化程度和寿命非常重要。
本文将探讨变压器绝缘材料老化与寿命评估技术的研究进展。
一、老化机理变压器绝缘材料的老化是由多种因素引起的,包括电热老化、氧化老化、机械应力老化、湿热老化等。
电热老化是指绝缘材料在电场和热场的作用下出现的老化现象。
氧化老化是由于绝缘材料长期暴露在空气中,被氧气氧化而引起的老化。
机械应力老化是由于变压器运行时的机械应力对绝缘材料的影响而导致的老化。
湿热老化则是指绝缘材料长期受到高温和湿度的影响而引起的老化现象。
二、老化评估指标为了准确评估变压器绝缘材料的老化程度和寿命,需要确定一些评估指标。
常用的指标包括介电强度、介质损耗因子、热重分析、红外热像法等。
介电强度是指绝缘材料在电场作用下能够承受的最大电压。
介质损耗因子是指绝缘材料在交流电场中产生速度和能量损耗的能力。
热重分析是通过对绝缘材料在不同温度下的质量损失来评估其老化程度。
红外热像法则是利用红外相机对变压器绝缘材料进行红外图像分析,以确定是否存在异常情况。
三、老化与寿命评估技术进展目前,随着科学技术的不断进步,变压器绝缘材料的老化与寿命评估技术也得到了许多新的突破。
其中,纳米材料的应用是一个值得关注的领域。
纳米材料具有较高的比表面积和活性,可以增强绝缘材料的性能,延长其使用寿命。
此外,光纤传感技术也被广泛应用于变压器绝缘材料的老化与寿命评估中。
光纤传感器可以实时监测绝缘材料的温度、湿度、机械应力等参数,为老化和寿命评估提供可靠数据。
四、寿命预测模型为了更准确地评估变压器绝缘材料的寿命,建立寿命预测模型非常重要。
常用的模型包括加速老化试验与寿命统计模型。
加速老化试验通过对绝缘材料进行加速老化实验,测定其在一定条件下的老化速率,从而预测其使用寿命。
电力变压器油纸绝缘状态评估研究的开题报告

电力变压器油纸绝缘状态评估研究的开题报告一、选题背景及意义电力变压器是电力系统必不可少的重要设备,其工作稳定性和可靠性对电力系统运行质量具有重要影响。
而变压器油纸绝缘状态是决定变压器正常运行的重要因素之一,其可靠性与安全性直接关系到变压器的使用寿命和电力系统的稳定性。
目前,随着电力系统的发展和变压器的广泛应用,变压器油纸绝缘状态评估成为了电力系统的重要研究领域。
但是,由于其油纸绝缘结构复杂、运行环境变化多样等因素的影响,变压器油纸绝缘状态难以直接观测和评估。
因此,对变压器油纸绝缘状态的研究和评估具有重要的理论和应用意义。
二、研究目的本研究旨在通过文献综述和实验研究等方法对变压器油纸绝缘状态进行评估研究,探究其影响因素及检测方法,为变压器油纸绝缘状态的实时监测、故障预警和可靠性评估提供理论及实践支持。
三、研究内容1. 文献综述:对现有的变压器油纸绝缘状态评估研究进行归纳总结,分析其研究现状和不足之处,确定本研究的研究重点和切入点。
2. 实验研究:采用实验室试验及仿真模拟等方法,从信号采集、特征提取、故障诊断等方面开展变压器油纸绝缘状态的评估研究。
3. 数据分析:将实验数据进行分析处理,结合文献综述得出变压器油纸绝缘状态评估的主要结论及建议。
四、研究预期成果本研究对于探索变压器油纸绝缘状态的影响因素和评估方法,提高变压器油纸绝缘状态的可靠性与安全性,具有重要的学术和应用意义,其预期成果如下:1. 归纳总结有关变压器油纸绝缘状态的文献,分析现有研究现状和不足之处,并提出本研究的切入点和研究重点。
2. 开展变压器油纸绝缘状态的实验研究,通过信号采集、特征提取、故障诊断等方面,总结变压器油纸绝缘状态的主要影响因素和评估方法。
3. 应用实验数据进行分析处理,结合文献综述得出变压器油纸绝缘状态评估的主要结论及建议,为电力系统的运行维护和管理提供支持。
五、研究方法本研究采用文献综述、实验研究、数据分析等方法。
1. 文献综述:查阅相关文献,进行综述分析和总结。
变压器绝缘材料老化与寿命评估的模型探讨

变压器绝缘材料老化与寿命评估的模型探讨随着电力系统的不断发展,变压器的重要性也日益凸显。
而变压器的重要组成部分就是绝缘材料。
然而,绝缘材料随着使用时间的增加,难免会出现老化问题,这就会导致变压器性能的降低,甚至危害系统的安全稳定运行。
因此,如何对绝缘材料的老化进行评估,对于变压器的安全运行具有重大意义。
1. 绝缘材料老化的原因绝缘材料的老化有许多原因,例如:电场、热、化学、辐射、机械应力等。
其中电场是主要原因之一。
电场强度的增加将导致绝缘材料极化强度不断加剧,从而会使绝缘材料出现损耗,最终导致绝缘材料老化。
2. 绝缘材料老化评估方法绝缘材料老化评估的目标是预测其寿命,以便安排维护和更换计划。
通常,绝缘材料的老化可以通过测量它们的电学、物理和化学性质的变化来评估。
下面列举几种典型的评估方法:(1)绝缘电阻率测量:绝缘电阻率的变化可以表示绝缘材料的老化程度。
(2)介电常数(介电损耗角正切)测量:绝缘材料老化导致介电常数和介电损耗角正切值的变化。
这种变化可以通过介电常数(介电损耗)测量来获得。
(3)热分析法:通过热分析技术对变压器油中的含气和水分等物理化学指标进行分析,可以掌控变压器油的状态和寿命情况。
(4)红外光谱法:红外光谱是用于分析和检测分子振动和旋转的方法。
通过检测绝缘材料中某些特定的分子振动谱线的变化,可以判断绝缘材料的状态。
3. 绝缘材料老化寿命预测模型随着变压器技术的不断发展,绝缘材料老化寿命预测模型越来越受到人们的关注。
下面介绍几种常用的预测模型:(1)Arrhenius定律模型:Arrhenius定律是表示化学反应速率和温度之间关系的基本方程。
在绝缘材料老化寿命的预测中,该模型适用于评估高温下绝缘材料老化趋势。
(2)James模型:该模型是利用电化学影响来预测绝缘材料寿命的。
模型中主要关注的是电场强度、老化时间、材料类型、厚度等参数。
(3)Corona损耗模型:Corona损耗是空气在高电场下放电的现象。
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。
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电力变压器油纸绝缘老化状态评估方法研
摘要:通过分析电力变压器油纸绝缘老化状态,一方面可以通过研究绝缘老化
过程发现绝缘老化理化机理,从源头改善变压器的绝缘性能,包括绝缘材料的改
良以及制造工艺的改进,从而在根本上抑制或减缓老化速度。
另一方面可以根据
变压器油纸绝缘老化状态预测变压器寿命,有助于对运行中变压器采取合理的处
理措施:对寿命处于晚期的变压器及时进行退网操作,可有效降低电网事故发生率;对发生事故但绝缘情况良好的变压器有针对性的进行故障处理,可避免盲目
更换变压器带来的经济损失及人力消耗。
关键词:电力变压器;油纸绝缘老化;状态评估
1变压器绝缘老化产生机理及危害
油浸式变压器主要的绝缘材料包括液体绝缘油和固体绝缘纸、板,绝缘材料
发生理化反应后其对应的绝缘强度会有不同程度的改变。
绝缘油具有良好的导热
性能和绝缘性能,绝缘油受到污染或因油中气体氧化溶解导致的变压器油的绝缘
性能下降具有一定的可逆性,可以通过更换绝缘油来实现,但早期油中气体对固
体绝缘材料的影响也很大。
变压器固体绝缘的老化会受到电场、温度、氧气、水
份等众多因素的影响,且各因素之间会产生协同效应,共同促进老化的发生,这
种固体绝缘材料上的劣化导致的绝缘性能下降具有不可逆性。
由于固体绝缘材料
绝缘性能的衰退所带来的影响要远远大于绝缘油的影响,且由于固体绝缘材料本
身的特性,很难通过脱气过滤等方法来恢复固体绝缘材料的绝缘性能,因此,对
固体绝缘的老化分析,是对变压器进行老化状态评估的主要参考因素。
目前,油
浸变压器常用的固体绝缘材料是绝缘纸、绝缘板以及连接部件的绝缘卷等,变压
器中常用的牛皮纸主要成分是由碳、氢、氧原子组合构成的高分子聚合物纤维素,其聚合度越高,机械强度越好。
纤维素中存在亲水键,很容易使纤维稳定性受到
破坏,另外纤维的耐张力、冲压力、撕裂度以及坚韧性都会受到外界因素的影响,变压器运行时会受承受多种应力,如电应力、机械应力、热应力和化学应力等,
最终导致绝缘老化进程加剧。
当出现老化时,发生使主链断裂的解聚反应和使侧
基从主链上脱去的消去反应,产生大量低分子挥发物,并引起一系列更为复杂的
反应。
根据有关文献,变压器固体绝缘材料的老化主要分为热老化,电老化、机
械老化以及环境老化。
2电力变压器油纸绝缘老化状态评估方法
2.1理化特征参量及诊断技术
(1)油中溶解气体分析
油中溶解气体分析(DGA)是根据绝缘老化过程中产生不同的气体成分及气体含
量作为判断标准。
绝缘材料在不同老化阶段产生的主成分气体有一定区别,同时,产生的气体含量值也有所不同。
油中产生气体的速率与绝缘老化的剧烈程度有关系,绝缘老化越剧烈,产生的气体越迅速,油中气体含量升高速度越快。
多年的
运行经验表明,变压器在运行过程中,油中气体成分主要有七种,利用油中溶解
气体分析诊断绝缘的故障类型及故障发展情况是目前比较成熟的一项技术。
纤维
素在热老化过程中将分解生成大量的CO、CO2气体,相比之下生成炭氢化合物的含量则占相对较小的比例。
许多导则中根据这种特性,给出了变压器老化的判据,例如:IEC导则推荐以CO/CO2比值作为判据,该比值大于0.33或小于0.99表示
可能有纤维绝缘分解故障,对于隔膜式变压器,CO/CO2大于0.5,对于氮式变压
器CO/CO2大于0.2即可能存在异常;DL/T722-2014《变压器油中溶解气体分析和
判断导则》规定对开放式变压器,CO含量一般在300mg/L以下。
随着电网技术
的发展,自动化程度越来越高,可以对运行中的变压器配备在线气体检测装置,
结合油中溶解气体技术实时对变压器进行状态监测。
但是,由于油中气体主要来
源于两个部分,一部分来自于矿物油氧化产生的气体,另一部分来自固体绝缘纤
维纸老化产生的气体,这两部分融合气体被检测装置采集,并不能很好的反映绝
缘纸的绝缘老化情况,单一利用DGA方法检测变压器绝缘老化状态存在一定的缺陷性。
近些年,随着信息通信、算法测量技术的快速发展,越来越多的专家学者
结合人工智能算法对变压器绝缘老化状态进行评估。
(2)纤维平均聚合度
绝缘纸最主要的成分是纤维素,上世纪70年代出现了用粘度法测试绝缘纸聚合度(DP)的方法。
聚合度的高低反映纤维素分子结构的稳定性,决定绝缘材料的
可靠性。
在上世纪80年代,以Oomen和Arnold为代表的研究人员提出将用粘度方法测量得到的平均聚合度(DP)作为变压器内绝缘老化程度判别的依据。
原始的
纤维素由排列紧密的多个单体组合而成,聚合度可以达到20000,经过变压器工
艺制作过程,绝缘纸中纤维素含量下降一部分,但绝缘纸的聚合度仍然可以达到1000-1300,经过高温干燥,浸入矿物油,绝缘纸聚合度又会下降1/10。
文献普
遍认为:当DP下降到500时,变压器的整体绝缘寿命已进入中期;而当DP下降到250时,变压器的整体绝缘寿命已到晚期。
然而,到目前为止,在极限值达到
多少即认为变压器的寿命终止这个问题的认识上仍然存在着较大的差异。
首先,
聚合度的检测结果随温度的不同分布不均,具有分散性,聚合度的测量受取样位
置的影响。
另外,聚合度检测必须要离线测量,检测操作过程比较复杂,检测过
程会受到很多人为因素的干扰,结果的可靠性会降低。
2.2电气特征参量及诊断技术
(1)局部放电测量及其特征量
近年来,国内外有很多学者研究局部放电机理与变压器固体绝缘老化之间存
在的关系。
1995年,意大利学者G.C.Montari探究局部放电的密度特性,提出了
绝缘的电老化特性可以用树枝放电的长度以及局部放电的密度来表征的观点。
紧
接着,R.Bozzo利用威布尔模型分析了在不同电压下局部放电参数随老化时间的
变化规律。
日本的安井采用在透明的PMMA树脂样品上制作成针状微隙,对微隙尖端产生的树枝长度与局部放电的关系进行定量观察,得到局部放电量与树枝长
度有很好相关性的结论。
21世纪初,M.Di Lorenzo等人在实验室通过加速热老化
实验得出不同温度下局部放电能量随老化时间的增加呈线性关系。
国内重庆大学
及华北电力大学高电压重点实验室,研究了电力变压器绝缘劣化过程中的局部放电,发现油浸绝缘纸的老化状态与局部放电有一定的关联性。
大量研究成果证实,局部放电参量可以在一定程度上反映不同老化阶段的绝缘性能。
目前,一系列基
于局部放电特征的油纸绝缘老化状态诊断方法迅速涌现,文献提出了基于局部放
电主成分因子,采用遗传反向传播人工神经网络对油纸绝缘老化状态进行诊断的
方法。
有文献通过人工神经网络、支持向量机、粗糙集理论等智能模式识别方法,取得了不错的效果。
(2)介质响应诊断
基于介电响应理论的主要测量方法包括频域的频域谱分析(FDS)、回复电压法(RVM)和极化去极化电流法(PDC)。
介电响应法是根据绝缘的极化特性、介质损耗
特性以及电导特性综合研究变压器绝缘老化状态,从时域上分析变压器运行特性。
基于这种思想,专家学者将介电响应技术引入变压器绝缘老化寿命预测的研究中。
绝缘受潮对绝缘老化有直接影响,回复电压法特征曲线的中心时间常数能够可靠反映绝缘受潮情况,可以作为诊断变压器绝缘微水含量的主要手段。
由于变压器受潮并不是改变时间常数的必要条件,老化程度和变压器受潮均会导致极化曲线的中心时间常数改变,单一利用RVM方法判断变压器绝缘老化,并不客观。
3结束语
随着电力网络朝“特高压、大容量”方向发展,研究变压器老化状态评估方法和技术,不论是对实现真正意义上的状态维修,还是实现智能电网所要求的全寿命周期管理,都具有非常重要的意义。
本文对此展开了简要的分析,仅供参考。
参考文献
[1]齐朋帅.基于FDS的变压器油纸绝缘含水率评估方法研究[D].哈尔滨理工大学,2019.
[2]张伟丽.变压器油纸绝缘多因子老化特性及特征参数提取方法研究[D].哈尔滨理工大学,2019.
[3]王一帆,李长云.变压器油浸绝缘纸老化阶段判别方法的研究进展[J].齐鲁工业大学学报,2018,3206:18-24.。