变压器油纸绝缘老化状态的分析方法
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关 键词 ： 电气设 备 ； 油纸 绝缘 ； 电热 老 化 ； 部放 电 ； 糊 聚 类 局 模
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 ；
１ 油纸 绝 缘 电热老 化 试 验
油 纸绝缘 电热 老化试 验油箱 结构如 图 １ 所示 。 试
器 损坏事故 仍 以绝 缘事故 为 主 ，占总 损坏事 故 台次
的８ ．％和 总事故容 量 的８ ．％１ １ １ ６ － ９ ， － 。 大型 电力变压 器 内部 绝缘 主要采 用油纸 绝缘形 式 ， 缘纸 （ ） 绝 板 在变 压器 中不仅起 绝缘作 用 ， 而且对
验 油箱 充人２ 号变压 器油 ，通过 三通气 阀抽 出油 箱 ５ 顶部 空 间空气并 充氮气 。多组 浸渍 后 的油纸试样 放 置在 试验 油箱 中进行 老化试 验 ，通 过 出油阀定时 抽 取油 样检测 油 中含气量 及微水 含量 。电热 老化试验 油箱 安装有 １ ｖ ０ｋ 电压 等级 的高 压套管 ， 外接 电压等
电的产生 ， 绝缘纸 的机械 强度 下降 ， 电性能 发生变 介
化 。因此 ， 喃衍 生 物浓 度Ｉ 绝 缘纸 聚合 度 测量 ＿ 呋 、 ９ 】 、
恢 复 电压 法 Ｉ、 化 与 去极 化 电流 法 ｊ 局 部 放 极 Ｏ ｌ 以及 电特 征参 量【等 都能够 在一 定程 度上 反映 变压 器油 ｌ ２ １ 纸绝缘 的老化 特性 。 在 油纸绝缘 的老 化过 程 中，绝 缘纸局 部缺 陷的 产生 和发 展 ，可产生 局部放 电并 引起局部 放 电参 数
级为 ５ Ｖ、 ０ｋ 电流 为 １ Ａ的老化试 验 台。
缘纸（ ） 板 老化 是引起 变压器 内绝缘 寿命下 降 的主要原 因 ，与变 压 器安全运 行具有 紧密联 系 。油纸绝 缘老化过 程伴 随
着 气体 和液体化 学 降解 生成 物 、局 部缺 陷和局部 放
Ｊ Ｓ Ｉ Ｏ ＬＵ Ｙ Ｉ ＯＮ 技 术 交 流 与 应 用 Ｉ ＨＵ ＪＡ Ｉ Ｕ Ｙ ＮＧ Ｙ Ｇ
油 纸 绝缘 试样 结 构 如 图２ 示 。试 样 电极 由截 所
试验 结束 。
８０ ０ ７ ００ ＾
面尺 寸为 ７５ｍＩ １ ｍ的 扁铜 线 制 成 ，电极 表 面 ． ｌＸ ． ｍ ｌ ５ 抛 光 处理 。试验 电极 包裹 １ 层 变 压器 绝 缘 纸 ， ０ 每层 绝 缘纸厚 度 为００ ｎ ｌ 高 压 电极 下 端纸层 ， 为 ． Ｉｌ。在 ５ Ｔ 人 制 造一 个 直径 为５ＨＩ的 圆形缺 陷 ， 度为 １层 绝 缘 ＩＩ Ｔ 深 ０ 纸 的厚 度 。试 样在 ９ 二 干燥 １ ， ６ 下真 空 ０ｃ下 Ｉ ２ｈ 在 ０ 浸 油４ 。制作 完成 的油 纸绝 缘试 样 放 入试 验 油箱 ８ｈ
０ 引 言
大量 资 料 表 明 导 致 电 力设 备 失 效 的主 要 原 因是其 绝缘性 能劣化 。１ ８ 年～ １ ８ 年 １０ｋ 及 以 ９４ ９ ６ Ｖ １ 上 等级 电力 变压 器事 故统计 分析显 示 ：由于绝缘 劣
热 老化试 验 ， 不 同的老化 阶段测 量局部 放 电数据 。 在
§０ ＿ ≯ ｊ 誊 ｊ
＿Ｔ ＿
技 术 交流 与 应用 ＪＳ Ｕ Ｉ ＩＹ ＩＧＹ Ｎ ＩＨ Ａ Ｌ Ｕ Ｎ Ｏ Ｇ ＪＯ Ｕ Ｙ
变 压 器 油 纸 绝 缘 老 彳 状 态 的 分析 方 法 匕
王 凯 ， 亚妮 张 锋 翟北 鸿 王 ， ，
（ ． 山供 电局 ， １萧 浙江 萧 山 ３ ０ ；． 南供 电局 ， 西 渭 南 ７ ４ ０ ； １ ２ ０ ２渭 １ 陕 １０ ０ ３陕 西电力科 学研 究 院 ， 西 西安 ． 陕
进 行老 化试 验
＼
６０ ０ ５０ ０
采 用 模糊 Ｃ 均 值 聚类 算 法 对局 部 放 电 ２个 统 计 算 一 ７ 子组 成 的参 数矩 阵进行 聚类分 析 ，并与绝 缘纸聚 合 度及 油 中水分 进行 对 比分 析 。结果 表 明 ， 模糊 Ｃ 均 一
值聚类 算 法能够 有效判 别 出油 纸绝缘 老化状 态 。
化 引起 事故 台次 占事故 总 台次 的６ ％和总事 故容 量 ８
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
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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
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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 ；
１ 油纸 绝 缘 电热老 化 试 验
油 纸绝缘 电热 老化试 验油箱 结构如 图 １ 所示 。 试
器 损坏事故 仍 以绝 缘事故 为 主 ，占总 损坏事 故 台次
的８ ．％和 总事故容 量 的８ ．％１ １ １ ６ － ９ ， － 。 大型 电力变压 器 内部 绝缘 主要采 用油纸 绝缘形 式 ， 缘纸 （ ） 绝 板 在变 压器 中不仅起 绝缘作 用 ， 而且对
验 油箱 充人２ 号变压 器油 ，通过 三通气 阀抽 出油 箱 ５ 顶部 空 间空气并 充氮气 。多组 浸渍 后 的油纸试样 放 置在 试验 油箱 中进行 老化试 验 ，通 过 出油阀定时 抽 取油 样检测 油 中含气量 及微水 含量 。电热 老化试验 油箱 安装有 １ ｖ ０ｋ 电压 等级 的高 压套管 ， 外接 电压等
电的产生 ， 绝缘纸 的机械 强度 下降 ， 电性能 发生变 介
化 。因此 ， 喃衍 生 物浓 度Ｉ 绝 缘纸 聚合 度 测量 ＿ 呋 、 ９ 】 、
恢 复 电压 法 Ｉ、 化 与 去极 化 电流 法 ｊ 局 部 放 极 Ｏ ｌ 以及 电特 征参 量【等 都能够 在一 定程 度上 反映 变压 器油 ｌ ２ １ 纸绝缘 的老化 特性 。 在 油纸绝缘 的老 化过 程 中，绝 缘纸局 部缺 陷的 产生 和发 展 ，可产生 局部放 电并 引起局部 放 电参 数
级为 ５ Ｖ、 ０ｋ 电流 为 １ Ａ的老化试 验 台。
缘纸（ ） 板 老化 是引起 变压器 内绝缘 寿命下 降 的主要原 因 ，与变 压 器安全运 行具有 紧密联 系 。油纸绝 缘老化过 程伴 随
着 气体 和液体化 学 降解 生成 物 、局 部缺 陷和局部 放
Ｊ Ｓ Ｉ Ｏ ＬＵ Ｙ Ｉ ＯＮ 技 术 交 流 与 应 用 Ｉ ＨＵ ＪＡ Ｉ Ｕ Ｙ ＮＧ Ｙ Ｇ
油 纸 绝缘 试样 结 构 如 图２ 示 。试 样 电极 由截 所
试验 结束 。
８０ ０ ７ ００ ＾
面尺 寸为 ７５ｍＩ １ ｍ的 扁铜 线 制 成 ，电极 表 面 ． ｌＸ ． ｍ ｌ ５ 抛 光 处理 。试验 电极 包裹 １ 层 变 压器 绝 缘 纸 ， ０ 每层 绝 缘纸厚 度 为００ ｎ ｌ 高 压 电极 下 端纸层 ， 为 ． Ｉｌ。在 ５ Ｔ 人 制 造一 个 直径 为５ＨＩ的 圆形缺 陷 ， 度为 １层 绝 缘 ＩＩ Ｔ 深 ０ 纸 的厚 度 。试 样在 ９ 二 干燥 １ ， ６ 下真 空 ０ｃ下 Ｉ ２ｈ 在 ０ 浸 油４ 。制作 完成 的油 纸绝 缘试 样 放 入试 验 油箱 ８ｈ
０ 引 言
大量 资 料 表 明 导 致 电 力设 备 失 效 的主 要 原 因是其 绝缘性 能劣化 。１ ８ 年～ １ ８ 年 １０ｋ 及 以 ９４ ９ ６ Ｖ １ 上 等级 电力 变压 器事 故统计 分析显 示 ：由于绝缘 劣
热 老化试 验 ， 不 同的老化 阶段测 量局部 放 电数据 。 在
§０ ＿ ≯ ｊ 誊 ｊ
＿Ｔ ＿
技 术 交流 与 应用 ＪＳ Ｕ Ｉ ＩＹ ＩＧＹ Ｎ ＩＨ Ａ Ｌ Ｕ Ｎ Ｏ Ｇ ＪＯ Ｕ Ｙ
变 压 器 油 纸 绝 缘 老 彳 状 态 的 分析 方 法 匕
王 凯 ， 亚妮 张 锋 翟北 鸿 王 ， ，
（ ． 山供 电局 ， １萧 浙江 萧 山 ３ ０ ；． 南供 电局 ， 西 渭 南 ７ ４ ０ ； １ ２ ０ ２渭 １ 陕 １０ ０ ３陕 西电力科 学研 究 院 ， 西 西安 ． 陕
进 行老 化试 验
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６０ ０ ５０ ０
采 用 模糊 Ｃ 均 值 聚类 算 法 对局 部 放 电 ２个 统 计 算 一 ７ 子组 成 的参 数矩 阵进行 聚类分 析 ，并与绝 缘纸聚 合 度及 油 中水分 进行 对 比分 析 。结果 表 明 ， 模糊 Ｃ 均 一
值聚类 算 法能够 有效判 别 出油 纸绝缘 老化状 态 。
化 引起 事故 台次 占事故 总 台次 的６ ％和总事 故容 量 ８