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专利名称：基于普适弛豫定律的油纸绝缘电力设备老化状态检测方法
技术领域：
本发明属于油纸绝缘电力设备的绝缘状态诊断检测与寿命评估领域，涉及一种基于普适弛豫定律的油纸绝缘电力设备老化状态的检测方法。
背景技术：
油纸复合绝缘是一种重要和优良的绝缘组合方式，一直被成功用于大型变压器、套管、互感器、电容器、电缆等电力设备。在油纸绝缘电力设备行过程中，其油纸绝缘长期承受热、电、机械、化学等多种外部应力作用，导致自身绝缘和机械性能逐渐下降并可能造成故障。因此，准确诊断油纸绝缘系统的老化状态，对预测油纸绝缘电力设备的寿命至关重要，也是实现油纸绝缘电力设备状态维护的前提和基础。为了维护油纸绝缘设备的安全运行，长期以来电力系统通过定期进行常规预防性试验的方法对设备的运行状态进行检测(DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》)，该方法在几十年的应用过程中发挥了重要的作用。但近年来随着能源短缺、负荷增加以及维修费用减少等因素的影响，原有的预防性试验由于检修周期长、缺乏真实性，存在维修不足或超量现象，逐渐向状态维修体制转化，但在实际执行中，如何对设备的绝缘状况和剩余寿命进行很好的评估，仍存在不少问题。目前判断油纸绝缘电力设备绝缘老化的方法主要有:张应力测量、聚合度(DP)测量、溶解气体分析(DGA)检测法、糠醛判据等。张应力测量、聚合度测量都需要停电采集纸样，无法及时发现固体绝缘的老化趋势；DGA检测法也是IEC标准中推荐的方法之一，但是由于油经热分解后也会产生分解气体，并且油是由相对小的烷烃类物质组成的，更容易分解出气体成分，因此通常的做法是结合其它参数的测量对固体绝缘老化程度做出判断，以确定结果的准确性。糠醛判据是目前应用较为广泛的一种方法，电力设备预防性试验规程DLT596-1996的修订说明中指出油中糠醛含量与代表绝缘纸老化的聚合度之间有较好的线性关系。值得注意的是，糠醛类物质是在纤维素发生各种复杂化学反应后生成的一种相对稳定的产物，并最终形成了一种在纸上、油中生成和分解的平衡状态，这种平衡状态很容易受到其它因素的影响而发生变化，特别是温度的影响。在油纸绝缘电力设备使用过程中，季节的不同、甚至负荷的变化，都会使其内部绝缘温度发生变化，进而导致糠醛质量浓度也发生变化。有些研究者发现在绝缘纸温度升高的初始阶段，糠醛质量浓度会发生较大变化，上述线性关系是在实验室严格模拟老化的基础上得出的，没有考虑油纸绝缘电力设备实际运行温度是经常变化波动的。当电场作用在电介质上时，可观察到两种介电响应现象:电导和极化。电导是由于载流子即电子和离子的不断移动而形成的，而极化是由于电介质内部沿电场方向出现宏观偶极矩而形成。介质的极化过程相当复杂，它与介质的老化、劣化和受潮等状态密不可分。极化去极化电流法通过测量绝缘介质的去极化电流，并进行分析处理以判断油纸绝缘系统的绝缘状况。

发明内容
为了解决现有技术中油纸绝缘电力设备绝缘老化状态评估方法中需要将变压器进行吊芯处理才能提取绝缘纸样，操作程序复杂且可能破坏变压器绝缘，而且当绝缘纸样选取的区域不同会带来老化评估的误差的问题，本发明提供了一种基于频域介电谱的油纸绝缘电力设备老化状态检测方法。为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是:一种基于普适弛豫定律的油纸绝缘电力设备老化状态检测方法，其特征在于:包括如下步骤，(I)、油纸绝缘电力设备及频域介电谱测试仪准备:将油纸绝缘电力设备与线路断开连接；频域介电谱测试仪要可靠接地；(2)、频域介电谱测试仪的参数设置包括变频电压Uc^f)的峰值Utlmax，最高测试频率fH和最低测试频率4 ;(3)、给被测试油纸绝缘施加变频电压激励，同时测量电流，然后根据不同频率下的电压和电流计算得到对应频率下的油纸绝缘复电容；(4)、油纸绝缘复电容包括电容实部C'和电容虚部C"，采用DS极化或者CCS极化的电容实部C'的表达式，对测量得到的电容实部C'曲线进行拟合，得到对应的特征频率fp，DS极化对应的电容实部C'的表达式如下式所示，f = a+1g10Re {[l+jm10mtfi)] Y}式中，y' = 1g10 ( X ' DS), a = 1g10Ans, x = 1g10W , ^ = log10fp, y = n_l/m。其中，X ’ DS——DS复极化率实部，实际应用中用实测的电容实部C’代替，ADS，m，n——DS 极化参数，fp——DS特征频率， ——为频率变化量；CCS极化对应的电容实部C'的表达式如下式所示，
权利要求
1.一种基于普适弛豫定律的油纸绝缘电力设备老化状态检测方法，其特征在于:包括如下步骤， (1)、油纸绝缘电力设备及频域介电谱测试仪准备:将油纸绝缘电力设备与线路断开连接；频域介电谱测试仪要可靠接地； (2)、频域介电谱测试仪的参数设置包括变频电压Uc^f)的峰值Utlmax，最高测试频率fH和最低测试频率4； (3)、给被测试油纸绝缘施加变频电压激励，同时测量电流，然后根据不同频率下的电压和电流计算得到对应频率下的油纸绝缘复电容； (4)、油纸绝缘复电容包括电容实部C'和电容虚部C"，采用DS极化或者CCS极化的电容实部C'的表达式，对测量得到的电容实部C'曲线进行拟合，得到对应的特征频率fp，DS极化对应的电容实部C'的表达式如下式所示，I，= a+1g10Re {[l+jm10m")]Y} 式中，I’ = log10(x，DS)，a = 1g10Ans, x = 1g10W , 3 = log10fp, y = n_l/m其中， x ’ DS—DS复极化率实部，实际应用中用实测的电容实部C’代替， Ads, m, n-DS极化参数， fp——DS特征频率， ——为频率变化量；` CCS极化对应的电容实部C'的表达式如下式所示，
2.根据权利要求1所述的一种基于普适弛豫定律的油纸绝缘电力设备老化状态检测方法，其特征在于:还包括步骤(6)、对油浸纸老化状态进行评估，新纸板的聚合度一般为1200 1800，当平均聚合度下降到500时，油纸绝缘电力设备整体绝缘处于寿命中期；当平均聚合度下降到250时，可认为油纸绝缘电力设备寿命已经终止；当聚合度下降到150时，绝缘纸的机械强度为零。
3.根据权利要求2所述的一种基于普适弛豫定律的油纸绝缘电力设备老化状态检测方法，其特征在于:所述步骤(2)中设定具体参数为:变频电压峰值Ucimax=ZOOV,充放电时间相等，即 fH = IkHz, f L= 1 mHz o
4.根据权利 要求3所述的一种基于普适弛豫定律的油纸绝缘电力设备老化状态检测方法，其特征在于:所述步骤(5)中公式中的P1-P9的具体参数为=P1为3.038X IO3, p2为-4.675 X IO4，P3 为 2.683 X IO4, p4 为-6.81X102，p5 为 6.45X101，p6 为-1.26X10' p7为 6.8X10_3, p8 为-1.01X1(T4，p9 为 5.2X10'
5.根据权利要求4所述的一种基于普适弛豫定律的油纸绝缘电力设备老化状态检测方法，其特征在于:所述频域介电谱测试仪采用OMICRON公司生产的DIRANA-FDS绝缘诊断分析仪。
全文摘要
本发明公开了一种基于普适弛豫定律的油纸绝缘电力设备老化状态检测方法，步骤为1)按仪器说明接线；2)参数设置；3)测试结束，通过解谱获取频域特征参数fp；4)根据频域特征参数fp和油纸绝缘温度T，带入指定公式，计算并判断其绝缘老化状态，即DP值；6)当油浸纸平均聚合度下降到500时，油纸绝缘电力设备整体绝缘处于寿命中期；当平均聚合度下降到250时，可认为油纸绝缘电力设备寿命已经终止；当聚合度下降到150时，绝缘纸的机械强度几乎为零。本发明基于普适弛豫定律的油纸绝缘电力设备老化状态检测方法不吊芯、不破坏绝缘材料，不用取样，可以准确评估绝缘纸平均聚合度DP值，判断油纸绝缘老化状态。
文档编号G01R31/12GK103105566SQ20131001272
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者陆云才, 朱孟周, 吴鹏, 蔚超, 魏旭, 汤明杰, 雷敏, 张冠军 申请人:江苏省电力公司电力科学研究院, 西安交通大学, 江苏省电力公司, 国家电网公司