冲击电压变压器套管频域介电谱测量的意义

作者： 国自电气 时间：2024-08-13 09:28:17 阅读：21

    油纸绝缘高压套管作为电力变压器不可或缺的配套组件,起着将绕组引出线与外部电网连接,以及固定引线的作用,在电力系统中得到广泛的应用。套管在运行过程中,长期承受高电压、大电流﹑强机械负荷和复杂外界环境的作用,其绝缘性能受到严苛的考验。而套管一旦出现故障,会直接造成变压器停运,严重时造成变压器故障甚至引发火灾爆炸,扩大事故范围。近年来由变压器套管故障引发的电力事故频发。2015年CIGREA2.37工作组关于变压器故障起因报告的统计显示:随着电压等级增加,由套管导致的变压器故障比例逐渐增加 ,当电压等级为500kV及以上时,该比例达到27.8%。因此,套管的安全运行直接影响着整个电网的稳定,及时有效地评估套管的运行状态,准确判断其缺陷类型已成为保证设备安全和电网运行可靠性的关键课题。

    K.Jonscher教授于20世纪90年代提出介电响应理论,并逐渐开始应用于油纸绝缘状态检测。基于介电响应理论的油纸绝缘诊断方法主要包括极化与去极化电流法(polarization and depolarizationcurrent，PDC)、恢复电压法(return voltage meter ,RVM)及频域介电谱法(frequency domain spectroscopy ,FDS)。其中,频域介电谱法具有包含绝缘信息丰富﹑测量电压低.抗干扰能力强等优势,在现场电力设备绝缘状态诊断评估中得到广泛的应用。WsZaeng等人提出基于介损曲线最小值非线性拟合的水分评估经验公式,实现油纸绝缘水分含量的评估。廖瑞金等人设计实验研究了水分对FDS曲线特征的影响,根据曲线不同频率下的介损值,提出了评估受潮程度的经验公式。徐肖伟等研究水分含量对H-N介电弛豫模型的弛豫时间常数﹑弛豫强度和形状参数具有显著的影响,并提出含水量评估方法。可见,国内外学者针对频域介电谱法已开展深入研究,将其用于油纸绝缘及变压器套管的老化、受潮绝缘状态诊断中。然而,传统频域介电谱法是通过扫频逐点测试的方式进行的,若获取l mHz~1kHz的介电响应信息,现场测试时间长达1h,而现场变压器停电检测时间窗口有限,且测试过程中变压器及套管绝缘温度的变化也会对测量评估效果带来影响。因此,研究变压器套管频域介电谱快速测量方法具有重要的工程意义。

    冲击电压激励下变压器套管介电响应快速测量方法,该方法将暂态冲击电压施加于变压器套管中心导杆上,利用暂态冲击电压中包含的丰富的频率成分作为激励,获取套管末屏对应频率成分的响应电流,并对电压、电流信号进行处理,从而快速获取暂态电压激励下变压器套管的频域介电谱曲线。文中基于扩展德拜模型搭建冲击电压激励下套管介电响应仿真平台,利用任意波发生器、高压功率发生器搭建实验平台,对冲击电压激励下套管介电响应进行了仿真和测试,验证了文中提出的介电响应快速测量方法的可行性与准确性。

    油纸绝缘套管作为变电站内极为重要的电力设备之一，其绝缘状态对于电力系统的安全稳定运行至关重要。频域介电谱法可实现套管绝缘状态的无损检测，但传统扫频测试耗费时间长，为频域介电谱的现场应用带来不便。文中提出一种冲击电压激励下变压器套管介电响应快速测量方法，利用冲击电压信号中包含的丰富频率分量作为激励信号，获取套管末屏响应电流并进行数据处理与计算，从而得到频域介电响应信息。文中基于扩展德拜模型，搭建冲击电压激励下介电响应仿真平台，并利用任意波形发生器、高压功率放大器等设备搭建实验测试平台，验证了冲击电压激励下介电响应快速测量方法的可行性与准确性，对于缩短变压器停电检修时间窗口，提高现场套管绝缘状态诊断效率具有重要意义。