变压器油纸绝缘沿面放电程度的诊断
基于油纸理化特性的变压器绝缘状态评估
传统评估技术
5、DGA（油中溶解气体分析）—目前最有效的故障诊断方法 ➢H2、O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2 等。油中溶解气体的种类和浓度反应内部故障情况；
➢检测方法：油色谱分析、光声光谱法等。
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传统评估技术
5、DGA（油中溶解气体分析） ➢存在的问题：
➢ 错判：目前的故障判据是基于经验的，不是基于科学的形成过程 ➢ 油气分离较复杂，长期可靠性 ➢ 气体不是由早期故障产生； ➢ 调压开关与主油箱之间气体泄漏； ➢ 焊接过程产生C2H2等气体； ➢ 油漆、垫圈等渗气； ➢ 电化学反应（金属+水+O2）； ➢ 析气； ➢ 污染物产生气体； ➢ 添加剂和钝化剂分解产气如H2和CO2；
14
传统评估技术
7、绝缘纸老化 ➢反应绝缘纸老化最基本的量是DP（degree of polymerization 聚合度）,反应的是纸的机械强度。（直接测量法） ➢通常采用粘度测定法测量，反应的是聚合链的长度；通常 在1000-1300；纸劣化会低于500； ➢缺点样品难以获得，侵入式测量方法。 ➢溶解气体分析CO/CO2；（间接指标1） ➢缺点是CO、CO2有其他来源如油老化、空气进入 ➢测量方法：脱气后气相色谱法测量
基于油-纸体系理化特性的
变压器绝缘状态评估
微纳加工与智能电气设备研究部 2017.11.03
1
1
应用背景
2
传统评估技术
3
现代状态评估技术
4
油-纸绝缘替代材料评估
5
小结
2
应用背景
电力变压器的重要性高——远距离输电不可或缺
3
应用背景
电力变压器的重要性高——变电站的核心
基于局部放电能量的油纸绝缘典型缺陷放电严重程度评估方法
基于局部放电能量的油纸绝缘典型缺陷放电严重程度评估方法满玉岩;董艳唯;王伟;肖伊;刘涛;李庆民
【期刊名称】《高压电器》
【年(卷),期】2019(0)8
【摘要】变压器内部缺陷引发的局部放电会导致油纸绝缘老化与损伤,甚至造成威胁变压器安全运行的绝缘故障。
为探究基于局部放电信号的变压器缺陷严重程度评估方法,文中搭建了球—板、柱—板、针—板3种典型缺陷模型,得到局部放电相位谱图、放电次数和放电量等特征参量随时间的变化规律,发现球—板和柱—板模型下放电次数、针—板模型下平均放电量由上升到下降这一变化趋势的改变,可作为放电后期的判断依据。
在此基础上,引入放电能量对放电强度进行量化表征,分析了缺陷类型和放电发展阶段对放电能量的影响规律,据此可将放电严重程度划分为起始、发展和危险3个等级。
研究成果可为不同缺陷类型下的局部放电严重程度评估提供参考依据。
【总页数】7页(P223-229)
【关键词】油纸绝缘;局部放电;缺陷类型;严重程度;放电能量
【作者】满玉岩;董艳唯;王伟;肖伊;刘涛;李庆民
【作者单位】国网天津市电力公司电力科学研究院;华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TM855
【相关文献】
1.交直流复合电压下油纸绝缘典型缺陷局部放电发展阶段评估
2.采用局部放电因子向量评估油纸绝缘热老化状态的一种方法
3.基于LMD和LSTM的盆式绝缘子典型缺陷局部放电模式识别方法
4.基于特征气体能量的油纸绝缘放电缺陷识别方法
5.交直流电压下油纸绝缘典型缺陷的局部放电特征
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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。
电力变压器油纸绝缘状态的诊断--回复电压法
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短接 ， 则发生表 面放 电和去极化作用 。去极 化是电场
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撤除后偶极子在一定时间 内的缓慢松 弛过程 ， 在去掉 两极 间的短接线 后 ， 去极 化过程 仍在继续 ， 受极化 作 用约束 的束缚 电荷变为 自由电荷 ，并在 两极产 生 电
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回复电压法 ０Ｖ ＲｅｏｅｙＶ ｌ ｇ ｔｏ ） Ｒ Ｍ－ ｅｖ ｒ ｏ ａ ｅ ｈ ｄ是 ｔ Ｍｅ 近年来 广受关注 的变压器 固体绝缘 的无损检测方法 ，
图 ｌ ＲＶＭ 测 量 电 路 示 意 图
通 Ｓ， 续 测 量 ａ和 ｂ之 间 的 电 压 ， 到 回 复 电 压 连 直
才在测量方法 和测量仪 器诸方 面得 到完善和实用 。
在绝缘介质 两端施 加直 流电压ｆ 电）将产 生 电 充 ， 导和极化现象 。电导可用一常量 ， 如绝缘 电阻或 比电 导表示 ：而极化 则是绝 缘介质 内部偶极 子 的定 向排 列 ， 在表面产生束缚 电荷。撤去外施 电压并使两极 并
变压器绕组局部放电的检测与诊断
变压器绕组局部放电的检测与诊断一、概述变压器是电网输送电能的重要设备，而绕组作为变压器的核心零部件之一，是输送电能的核心。
然而，在变压器绕组运行过程中，局部放电会对绕组造成损害，严重时还会导致绕组的短路或断路，影响变压器的正常运行。
因此，及时检测和诊断变压器绕组的局部放电，对于保障变压器正常运行和延长其使用寿命至关重要。
二、变压器绕组局部放电的形成局部放电是指在固体绝缘体内部形成的局部电击穿，其主要原因是绝缘介质中存在缺陷。
变压器绕组由导电材料和绝缘材料组成，其中绝缘材料一般采用氧化纤维纸、压缩木材或湿漆包等。
当绝缘材料中存在缺陷时，如气泡、捻缩、孔洞、微裂纹等，就会形成局部放电。
局部放电会在绕组中产生高频电流和电压脉冲，对绕组材料造成损伤，最终导致绕组的失效。
三、变压器绕组局部放电的检测方法1、UHF法UHF法是一种检测变压器绕组局部放电的非侵入式检测方法。
其主要原理是利用UHF天线接收变压器绕组中的高频波，通过信号放大器、谱仪等设备对信号进行处理和分析，得出变压器绕组中的局部放电情况。
UHF法具有灵敏度高、检测速度快、无需对变压器进行停电检测等优点。
2、TEV法TEV法是一种检测变压器绕组局部放电的侵入式检测方法。
其主要原理是利用TEV传感器直接接触变压器绕组表面并测得其放电信号，通过控制单元、调制解调器、显示屏等设备对信号进行处理和分析，得出变压器绕组中的局部放电情况。
TEV法具有灵敏度高、精度高、对信号干扰能力强等优点。
四、变压器绕组局部放电的诊断方法1、频谱分析法变压器绕组局部放电时会产生一定的高频信号，利用频谱分析法可以得出绕组内部放电的位置和信号来源。
根据所得到的数据判断局部放电产生的原因，并进行相应的处理和修复。
2、时域分析法时域分析法是通过检测变压器绕组中的电信号，观察电信号的时间演变规律和变化趋势，从而判断绕组中是否存在局部放电并确定其位置、数量和大小。
时域分析法具有直观性强、诊断精度高等优点。
特高压变压器油纸绝缘典型缺陷局部放电特征
特高压变压器油纸绝缘典型缺陷局部放电特征
池明赫;夏若淳;李毅恒;曹津铭;陈庆国
【期刊名称】《大电机技术》
【年(卷),期】2022()1
【摘要】变压器绝缘在制造及运行过程中难免产生缺陷,本文针对特高压变压器典型夹持结构进行了典型含缺陷油纸绝缘局部放电特性分析。
根据特高压变压器夹持结构绝缘建立了实验室研究模型,用以模拟绝缘含空腔及金属异物等典型绝缘故障模型。
采用脉冲电流法对缺陷试样进行了局部放电特性测试,获得了局部放电起始电压、放电量q-相位φ、放电次数n-相位φ、放电次数n-放电量q等特征参数,提取出峭度K_(u)、偏斜度S_(k)、相位中值μ、不对称度Q等统计算子特征参数,对比了局部放电不同阶段下各绝缘缺陷的放电特征图谱。
结果表明,含有空腔及金属杂质的缺陷对油纸绝缘局部放电影响明显,其中金属杂质影响最严重。
通过对比不同试样的平均放电量相位分布图谱H_(qn)(φ)与放电次数相位分布图谱H_(n)(q)可有效对局部放电原因进行分类。
【总页数】8页(P79-86)
【作者】池明赫;夏若淳;李毅恒;曹津铭;陈庆国
【作者单位】哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TM85
【相关文献】
1.变压器典型油纸绝缘局部放电特性
2.交直流电压下油纸绝缘典型缺陷的局部放电特征
3.雷电及操作冲击电压下几种典型油纸绝缘缺陷模型局部放电特征图谱的分析与比较
4.变压器内典型油纸绝缘缺陷的高频局部放电传播特性研究
5.基于局部放电能量的油纸绝缘典型缺陷放电严重程度评估方法
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老化绝缘纸表面的沿面放电试验分析
老化绝缘纸表面的沿面放电试验分析王文昌【摘要】在故障变压器检修及事故调查中发现,变压器内绝缘纸界面发生沿面闪络后会留下烧灼痕迹,对此分析了油纸绝缘界面沿面闪络的起因及影响因素.测量了在添加和不添加绝缘纸板条件下绝缘油的击穿电压和起始局放电压,分析不同热老化程度的绝缘纸沿面闪络电压和起始局放电压的变化规律.研究结果表明:添加新绝缘纸不会改变油间隙的电气强度,但是老化后的绝缘纸会大幅降低油间隙的沿面闪络电压以及起始局放电压,在老化过程中产生的大量水分子可能是导致上述试验现象的重要原因.【期刊名称】《内蒙古电力技术》【年(卷),期】2014(032)006【总页数】4页(P30-33)【关键词】变压器;沿面闪络;油纸绝缘;热老化;局部放电【作者】王文昌【作者单位】青海省电力公司检修公司,西宁810008【正文语种】中文【中图分类】TM855变压器纵绝缘以及主绝缘由于表面的沿面闪络导致变压器故障，严重影响了电力设备的安全运行。
变压器内油纸绝缘界面的沿面闪络不同于其他放电方式，闪络发生后常常会在绝缘纸表面留下碳化痕迹，给变压器内绝缘带来故障隐患[1-3]。
通常，变压器内沿面闪络流注的起始与发展过程主要由沿绝缘纸表面的切向电场决定，当切向电场达到临界强度，流注即会产生，并沿着油纸界面发展直至贯穿整个绝缘油介质，最终发生沿面闪络故障。
随着变压器的长期运行，其内部绝缘纸绝缘与绝缘油会在光、热等作用下逐渐老化[4-6]。
在老化过程中，水分、酸、低分子化合物以及X蜡等物质会不断析出，这些物质的存在不仅会降低介质自身的绝缘强度，而且其中一些固体物质附着在绝缘纸表面又会引起局部电场的畸变，从而使得流注更加容易产生。
因此，随着变压器运行时间的增加，其发生沿面闪络故障的概率会大大增加[7-10]。
因此，研究老化后绝缘纸沿面流注的发展趋势及其影响因素具有重要意义。
本文设计了变压器沿面闪络故障试验平台，研究在添加和不添加新绝缘纸板情况下，不同油间隙距离的介质击穿电压以及起始局放电压变化规律。
变压器局部放电检测与诊断技术
变压器局部放电检测与诊断技术随着电气设备的发展，变压器作为重要设备已成为电力系统中不可或缺的组成部分。
变压器的工作质量直接影响着电网的安全稳定运行。
然而，因使用环境，老化等原因导致的变压器局部放电情况，却会造成设备运行不稳定，缩短设备寿命，影响可靠性甚至加速设备失效。
因此，掌握变压器局部放电检测与诊断技术尤为关键。
变压器局部放电的原因放电现象存在于变压器的内部绝缘介质中，或绕组、油中等不同介质之间及它们与隔离结构之间等电介质不匹配处的缺陷中。
导致变压器局部放电的原因主要有以下几种：1、优化设计不佳，工艺管理不当2、介质老化3、外部瞬态过电压4、劣化的污秽程度5、施工和运输中对设备造成的损害6、设备的磨损和老化7、外力作用引起的变形和位移变压器局部放电检测与诊断技术变压器局部放电的检测与诊断技术是目前变压器电气维护领域的热点研究课题之一。
随着红外成像、超声波、红外及紫外荧光检测技术的迅猛发展，变压器局部放电的检测与诊断技术也越来越成熟，包括以下几种方法：1、电容法将测试对象与一对带有校准电容的电极相连接，检测器将向被测对象电加压，通过监测被测对象上形成的电容充电/放电过程以及放电过程中形成的脉冲信号，得到被测对象内部局部放电的存在与程度。
2、超声波检测法通过超声波探伤技术，即向变压器传递超声波信号，并分析接收到信号的波形、强度和速度，判断是否存在放电现象。
凭借其不破坏性、高效、可靠的特点，成为现今变压器维护领域中检测局部放电的重要手段。
3、红外热成像法该技术利用显著的温度升高作为局部放电的精确指示器，在检测的过程中通过摄像机记录被测设备表面的温度分布情况，并通过反映出来的温度分布图像判断被测装置是否存在放电现象。
4、紫外荧光检测法该方法基于荧光试剂在 UV 光激发下的荧光强度与被测物中的电气现象强度成正比的特性，而将其用于变压器瑕疵的检测。
该建议可以对变压器大规模、远距离地进行整体检测，较为具有实际应用意义。
油纸绝缘老化状态判别的局部放电特征量
油纸绝缘老化状态判别的局部放电特征量杨丽君,孙才新,廖瑞金,杜 林,李 剑(重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室,重庆市400044)摘要:采用多元统计分析方法对传统的局部放电统计特征算子进行了因子分析,从24个统计算子中提取出8个公共因子作为局部放电新特征因子,从而实现数据压缩的目的。
提取的新特征因子之间不仅携带了原始统计算子的大部分方差信息,而且彼此独立,具备各自的物理意义。
对油纸绝缘扁平气隙模型开展了电—热加速老化试验,并采集不同老化阶段试品的局部放电信号样本,采用新特征因子进行了已知老化状态样本的聚类和线性判别函数构造,进而对未知样本的绝缘老化状态进行判别。
该方法基于实验室数据的分析得到了令人满意的结果,并为变压器油纸绝缘老化状态的诊断提供了一种可行的方案。
关键词:多元统计;局部放电;因子分析;油纸绝缘;电热老化中图分类号:TM835收稿日期:2006208223;修回日期:2007201204。
国家杰出青年科学基金资助项目(50425722)。
0 引言电力变压器是电能转换、传输的核心,是电网中最重要和最关键的设备。
目前,世界各地电力行业的变压器有很大一部分已经达到其设计使用寿命的晚期。
变压器的老化评估和寿命预测技术一直受到国内外众多学者的关注。
大容量电力变压器内绝缘的主要构成形式是油浸纸绝缘系统,在运行中因电、热、机械等多因素作用逐渐发生老化,加之遭受雷电、系统短路等外界因素的侵袭,使得老化程度进一步加深,随时都可能引发故障,导致大面积停电事故。
通常用于诊断油纸绝缘老化的方法包括:油中溶解气体分析(D GA ),油中呋喃(Furan )衍生物含量测量,油纸绝缘聚合度(DP )和抗拉强度(TS ),以及绝缘极化/去极化电流测量等。
文献[1]较为全面地综述了近20年来在反映变压器绝缘老化的特征量和测量手段以及基于特征量的寿命预测方法上所取得的成果。
然而,无论是化学特征量还是电气诊断技术在应用时仍然存在其局限性,对绝缘老化状态的评估以及变压器剩余寿命预测还需要开展进一步的研究。
交直流复合电场中油纸绝缘沿面放电现象及特征
交直流复合电场中油纸绝缘沿面放电现象及特征齐波;魏振;李成榕;苑清;高怡;张晓涵【摘要】油纸绝缘沿面放电是换流变压器中常见的一种故障类型,了解换流变压器内沿面放电现象及特征对实现设备故障诊断具有重要意义,不过由于换流变压器内主要为交直流复合电场,放电现象与交流单独作用时有明显区别,所以诊断判据应不同,但是目前缺少换流变压器的诊断依据,因此为了得到换流变压器沿面放电的诊断依据,搭建了一套交直流复合电压作用下油纸绝缘沿面放电检测平台,观察了交直流复合电压作用下油纸绝缘沿面放电现象,统计了局部放电和油中溶解气体特征变化规律,根据放电特征和油中溶解气体产物将放电严重程度进行分级,为换流变压器诊断提供判据.结合交直流复合电压作用时沿面局部放电及产气特征可以为换流变压器故障严重程度提供判定依据.%Surface discharge in oil-paper insulation is a common defect in converter transformer. Because of the complex operation conditions in converter transformer, the occurrence likelihood of surface discharge increases. It is important to understand the phenomena and characteristics of surface discharge in oil-paper insulation for fault diagnosis of converter transformer. But the electric field in converter transformer is AC-DC combined electric field, which is quite different from AC voltage. So this article built an oil-paper insulation surface partial discharge detection platform under AC-DC combined voltage, and then analyzed the trend of partial discharge characteristics, at last divided the severity classification according to the characteristics of discharge and dissolved gas analysis (DGA). The diagnosis method under AC voltage has certain applicability under AC-DC combined voltage.These characteristicson partial discharge and DGA could be the foundations of fault diagnosis for converter transformer.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2016(031)010【总页数】9页(P59-67)【关键词】换流变压器;交直流复合电压;沿面放电;状态评估;故障诊断;局部放电;油中溶解气体分析【作者】齐波;魏振;李成榕;苑清;高怡;张晓涵【作者单位】新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京 102206;高电压与电磁兼容北京市重点实验室(华北电力大学)北京 102206;国网山东省电力公司青岛供电公司青岛 266002;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京102206;高电压与电磁兼容北京市重点实验室(华北电力大学)北京 102206;高电压与电磁兼容北京市重点实验室(华北电力大学)北京 102206;高电压与电磁兼容北京市重点实验室(华北电力大学)北京 102206;高电压与电磁兼容北京市重点实验室(华北电力大学)北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM85油纸绝缘沿面放电是由于绝缘受潮、机械变形等原因造成电场集中，使放电沿围屏、饼间垫块等位置爬行，沿面放电会使油纸绝缘炭化，绝缘强度下降，引起变压器绕组短路，导致变压器套管炸裂、起火等严重性故障，造成巨大经济损失[1]。
电力变压器油纸绝缘状态的诊断_回复电压法
回复电压法（ＲＶＭ－ＲｅｃｏｖｅｒｙＶｏｌｔａｇｅＭｅｔｈｏｄ）是近年来广受关注的变压器固体绝缘的无损检测方法，不需采取纸和油样即可通过现场测量对变压器纸－油绝缘的受潮和老化的总体状态做出诊断。
虽然早在上世纪７０年代已建立起该方法的基本原理，但直到近些年才在测量方法和测量仪器诸方面得到完善和实用。
在绝缘介质两端施加直流电压（充电），将产生电导和极化现象。
电导可用一常量，如绝缘电阻或比电导表示；而极化则是绝缘介质内部偶极子的定向排列，并在表面产生束缚电荷。
撤去外施电压并使两极短接，则发生表面放电和去极化作用。
去极化是电场撤除后偶极子在一定时间内的缓慢松弛过程，在去掉两极间的短接线后，去极化过程仍在继续，受极化作用约束的束缚电荷变为自由电荷，并在两极产生电压，称为回复电压Ｕｒ。
回复电压随时间的延长而衰减，在衰减到零之前的峰值称为最大回复电压Ｕｒｍａｘ。
绝缘受潮和老化引起的介电性能的变化，会使其回复电压有明显改变。
１ＲＶＭ的测量方法和仪器１．１ＲＶＭ测量电路ＲＶＭ测量的电路如图１所示。
一个测量周期可分为四个阶段（如图２所示），即：（１）充电阶段（极化）———Ｓ１接通，Ｓ２和Ｓ３断开，使绝缘系统充电ｔｓ时间。
（２）放电阶段（释放表面电荷和去极化）———Ｓ２接通，Ｓ１和Ｓ３断开，撤去外施电压和短接两极使绝缘系统放电ｔｄ时间（ｓ），规定ｔｄ＝１／２ｔｃ。
（３）回复电压测量阶段（继续去极化过程）———在放电ｔｄ时间后，撤去短接线，使Ｓ１和Ｓ２断开，接通Ｓ３，连续测量ａ和ｂ之间的电压，直到回复电压达到峰值Ｕｒｍａｘ后衰减到零，由此得到Ｕｒ＝ｆ（ｔ）关系曲线。
图１ＲＶＭ测量电路示意图电力变压器油纸绝缘状态的诊断———回复电压法许维宗１，刘勇２，许文蕾３，江霞３（１．湖北电力试验研究院，湖北武汉４３００７７２．武汉供电公司洪山公司，湖北武汉４３００７０；３．武汉供电公司变电检修公司，湖北武汉４３００７０）摘要：回复电压法是诊断变压器油－纸绝缘潮湿和老化状态的无损检测新方法。
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。
变压器线圈绝缘材料表面放电痕迹
变压器线圈绝缘材料表面放电痕迹的解读变压器线圈绝缘材料表面放电痕迹的解读是一个需要细心与专业知识的任务。
这些痕迹不仅是变压器状态的重要标志，而且也能为我们提供变压器内部运作的独特视角。
以下是详细解读这些痕迹时需要特别注意的几个要点。
1. **放电位置**：放电位置是解读放电痕迹的关键。
例如，如果放电主要出现在变压器线圈的出线端或引线接头处，这可能意味着这些区域的绝缘距离不足或使用的绝缘材料有缺陷。
此类情况可能要求对绝缘距离进行调整或更换更高质量的绝缘材料。
另一方面，如果放电痕迹在线圈内部的某个隐蔽位置被发现，那可能是由于线圈内部的绝缘材料中存在气泡或杂质，需要深入检查以排除潜在问题。
2. **放电强度**：放电强度的评估同样重要。
强烈的放电会在绝缘材料表面留下明显的烧痕，有时甚至会穿透绝缘层。
这种强度的放电通常表明有严重的问题，如过载运行或内部组件的故障。
相比之下，轻微的放电可能只会在绝缘材料表面留下微小的色变或气泡，这可能是由于短时过电压或湿气积累所引起的，可以通过适当的维护措施来解决。
3. **放电次数**：放电次数的记录也是关键。
频繁的放电可能表明变压器处于不稳定的运行状态，可能存在长期过载、内部组件老化或湿气进入等问题。
这种状况需要立即关注，因为多次的放电可能会加速绝缘材料的劣化，进而影响到变压器的整体性能和寿命。
4. **伴随现象**：除了直接观察放电痕迹外，还要注意任何伴随的现象。
例如，变压器在放电时可能发出异样的声音或产生特定的气味，这些可能与特定的故障模式有关。
此外，变压器的振动也可能提供有关其内部工作状态的线索。
对这些额外现象的准确解读有助于更准确地定位和解决问题。
综上，解读变压器线圈绝缘材料表面放电痕迹是预防性维护的关键部分，能够预防变压器的突发故障和提早发现潜在问题。
通过仔细分析放电的位置、强度、次数以及任何伴随的现象，维护人员可以获得关于变压器状态的重要信息，并据此采取适当的措施来确保变压器的稳定和安全运行。
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的主要原因。 １１０ｋＶ 及以上 大 型 电 力 变 压 器 普 遍 采 用 油 纸
绝缘结构，油纸绝缘 的 交 界 面 是 变 压 器 绝 缘 的 薄 弱 之处 。 ［７－１１］ 变压器故障中有 相 当 一 部 分 是 由 油 与 固 体绝缘交界面处的沿面放电所致 。 ［１２］
球电极直径 为 ４０ ｍｍ，板 电 极 直 径 为 ７５ ｍｍ， 采 用 黄 铜 制 作 ，表 面 经 抛 光 处 理 ，以 保 证 光 洁 度 。 试 验纸板为魏德 曼 ３ ｍｍ 厚 纸 板，尺 寸 为 １０ｃｍ×１０ ｃｍ。 电 极 结 构 如 图 １ 所 示 。 １．２ 试 验 油 箱
试验 油 箱 采 用 有 机 玻 璃 制 作，有 利 于 试 验 现 象 的观察，分主油箱 和 副 油 箱 两 部 分，均 配 有 泄 压 阀。 主油箱与副油箱采 用 油 泵 相 连，以 加 速 油 中 溶 解 气 体的平衡，油泵额定体积流量为 １Ｌ／ｍｉｎ，试验油箱 总体积约为 １５Ｌ，约 １５ ｍｉｎ 可以实现 １ 次主、副油 箱循环１次。带电情况下可在副油箱取样三通处抽 取油样，取样三通符合 ＧＢ／Ｔ ７２５２—２００１要求。 试 验油箱结构如图２所示。 １．３ 油 与 纸 板 的 预 处 理
沿面 放 电 发 生 时，会 在 纸 板 表 面 形 成 树 枝 状 放 电通道，并可能向 围 屏 发 展，引 起 围 屏 爬 电，如 任 其 发展，将会导致重瓦 斯 动 作 甚 至 变 压 器 箱 体 开 裂 等 恶 性 变 压 器 事 故 ，危 害 极 大 。
沿 面 放 电 研 究 中 ，其 严 重 程 度 的 确 定 十 分 重 要 。
图 １ 电 极 结 构 Ｆｉｇ．１ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ
１ 试 验 装 置 与 测 量 系 统
１．１ 沿 面 放 电 模 型 用于沿面放电研究的模型主要有 ３ 种：针－板 模
型、柱－板 模 型 以 及 球－板 模 型，分 别 用 于 强 切 线 电 场、强法线电场及切 线 与 法 线 电 场 共 同 作 用 下 沿 面 放电的模拟。实际 变 压 器 中 的 油 纸 交 界 面 处，大 部 分既有切线电场作 用 也 有 法 线 电 场 作 用，因 此 采 用 球 －板 模 型 作 为 试 验 研 究 对 象 。
０ 引 言
电力 变 压 器 是 电 网 中 的 枢 纽 设 备，其 运 行 的 可 靠性直接关系到电网的安全稳定运行。实际故障的 统计分析表明［１－６］，绝缘故障是影响变压器正 常 运 行
基金 资 助 项 目： 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （９７３ 计 划 ） （２００９ＣＢ７２４５０８）。
试验用油为克 拉 玛 依＃２５ 变 压 器 油，试 验 前 经 真空滤油机过滤，并 静 置 ２４ｈ 以 上，油 中 水 分 质 量 分 数 不 超 过 ３×１０－５。 纸 板 采 用 真 空 浸 油 ４８ｈ。 １．４ 测 量 系 统
特高 频 传 感 器 为 华 北 电 力 大 学 自 行 研 制，检 测 频带为０．５～１．５ ＧＨｚ，驻 波 比 小 于 ２，放 大 器 增 益 为４０ｄＢ，特高频传感器前 端 采 用 环 氧 树 脂 封 装，置
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｓｅｖｅｒｉｔｙ ｄｅｇｒｅｅ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｉｌ－ｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｓｕｒ－ ｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ．Ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｅｖｅｒｉｔｙ ｄｅｇｒｅｅ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｉｌ－ｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ （ＵＨＦ）ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｇａｓｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ（ＤＧＡ）ｉｎ ｏｉｌ，ａ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｓｅｔ ｕｐ ｉｎ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ ｏｆ ｓｕｒ－ ｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｍｏｄｅｌ，ｔｅｓｔ ｔａｎｋ，ＵＨＦ ｓｅｎｓｏｒ，Ｚｈｏｎｇｆｅｎ ２０００Ａｇａｓ－ｐｈａｓｅ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ａｎｄ ＤＳＴ－４ ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｇｒｏｗｔｈ ｆｒｏｍ ｉｎｃｅｐｔｉｏｎ ｔｏ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｅｓｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｔｅｐ－ｂｙ－ｓｔｅｐ，ａｎｄ ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｇａｓｅｓ ｉｎ ｏｉｌ ｗｅｒｅ ｍｅａｓ－ ｕｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｅｖｅｒｉｔｙ ｄｅｇｒｅｅ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｉｌ－ｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ ｉｎ－ ｓｕｌａｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｒ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ ｄｉｓ－ ｓｏｌｖｅｄ ｇａｓｅｓ ｉｎ ｏｉｌ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｓｅｖｅｒｉｔｙ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｇｅｓ：ｉｎ－ ｃｅｐｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ，ｇｒｏｗｔｈ ｓｔａｇｅ，ａｎｄ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｔａｇｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｔｈｅ ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｇｎａｌ；ｕｌ－ ｔｒａ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｇａｓｅｓ ｉｎ ｏｉｌ ｂｏｔｈ ｃａｎ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈｅ ｏｉｌ－ｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｅｖｅｒｉｔｙ ｄｅ－ ｇｒｅｅ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｇａｓｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｎｏｔ ａｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｓ ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｅｔｈｏｄ；Ｃ２Ｈ２／ｔｏｔａｌ ｈｙ－ ｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｏｉｌ－ｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １０％ ；Ｃ２Ｈ２／ｔｏｔａｌ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｃａｎ ａｃｔ ａｓ ｔｈｅ ｒｕｌｅ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｓｅｖｅｒｉｔｙ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｉｌ－ｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ，ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｉｓ ｉｎ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｔａｇｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ Ｃ２Ｈ２／ｔｏｔａｌ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｖａｌｕｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｒａｐｉｄｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＵＨＦ）；ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｇａｓｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ（ＤＧＡ）；ｄｉ－ ａｇｎｏｓｉｓ；ｓｅｖｅｒｉｔｙ ｄｅｇｒｅｅ
１７１４
高 电 压 技 术 Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１１，３７（７）
现有研究 中 ［１３－１７］ 多根据沿面放电发展过程中脉冲电 流信号视在放电量的变化规律对其严重程度进行判 断，其研究成果 的 应 用 存 在 一 定 问 题。 主 要 原 因 在 于变电站现场的干扰频带与传统脉冲电流法的监测 频带重叠，对现场运 行 的 变 压 器 进 行 视 在 放 电 量 检 测困难极大。当前变压器监测方法中以油中溶解气 体分析 （ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｇａｓｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ，ＤＧＡ）法 和 特 高 频 （ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＵＨＦ）法 应 用 最 为 广 泛［１８－１９］。ＤＧＡ 法主要 根 据 特 征 气 体 阈 值 和 三 比 值 编码对故障进行定性的判 断［２０］，特 高 频 法 则 可 以 判 断放电有无、放电 的 类 型 ，但 ［２１－２２］ 现 有 的 ＤＧＡ 法 和 特高频法研究中缺乏对放电严重程度特别是沿面放 电严重程度的研 究。 因 此，本 文 研 究 沿 面 放 电 发 展 过程中油 中 溶 解 气 体 成 分 和 特 高 频 信 号 的 变 化 规 律 ，据 此 诊 断 沿 面 放 电 的 严 重 程 度 ，具 有 重 要 的 理 论 及实际应用价值。
ＷＡＮＧ Ｗｅｉ，ＸＵＥ Ｙａｎｇ，ＣＨＥＮＧ Ｙａｎｇ－ｃｈｕｎ，ＣＨＥＮ Ｍｉｎｇ，ＸＵ Ｊｉａｎ－ｆｅｎｇ，ＬＩ Ｃｈｅｎｇ－ｒｏｎｇ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ， Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２２０６，Ｃｈｉｎａ）
段。
关键词：变压器；沿面放电；特高频；油中溶解气体分析；诊断；严重程度
中 图 分 类 号 ：ＴＭ８５５
文 献 标 志 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００３－６５２０（２０１１）０７－１７１３－０６
Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ Ｓｅｖｅ Nhomakorabeaｉｔｙ Ｄｅｇｒｅｅ ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｏｉｌ－ｐｒｅｓｓｂｏａｒｄ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ