基于频域Cole-Davidson模型的电力变压器绝缘老化状态评估方法

摘要

基于频域Cole-Davidson模型的电力变压器绝缘老化状态评估方法，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f_p；4）根据频域特征参数f_p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，即可判定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。本发明不吊芯、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。

主权项

1.基于频域Cole-Davidson模型的电力变压器绝缘老化状态评估方法，其特征在于：包括如下步骤，1）测试设备参数设置，根据被测试设备的相关参数，选取和设置频域介电谱测试仪的参数，包括测试电源的交流电压峰值U_max，最高测试频率f_H和最低测试频率f_L；2）采样测量及解谱，测量采样自动进行，测量得到电力变压器油纸复合绝缘的复介电常数，包括复介电常数的实部ε′和虚部ε″，采用Cole-Davidson模型方程，对实测得到的复介电常数进行拟合，进而从中提取所需特征量，Cole-Davidson模型方程所表示的复介电常数如下式，${ϵ}^{*}={ϵ}_{\mathrm{hf}}+\frac{{\sigma }_{\mathrm{dc}}}{{\mathrm{jϵ}}_0\omega }+\frac{A}{{\left(\mathrm{j\omega }\right)}^n}+\frac{X}{{(1+\mathrm{j\omega \tau })}^{\alpha }}$式中，ε_hf——高频介电常数，单位：F/m；σ_dc——直流电导率，单位：S/m；ε₀——真空介电常数，取值为8.85×10^-12F/m；ω——测量角频率，单位：rad/s；A，n——表征跳跃电导过程，其中，A>0，0≤n≤1；X，τ，α——表征第一个极化弛豫过程的参数，其中，X>0，τ>0，0≤α≤1；上式中，τ表示的是Cole-Davidson模型中的弛豫时间，采用上式对实测的电力变压器油纸复合绝缘的复介电常数进行拟合，从中提取τ这个参数，完成解谱过程；3）数据处理，根据提取的特征参数τ，求其倒数，得到对应的特征频率f_p，即可用来判断油纸绝缘的老化状态，其计算公式为：$z=\sqrt{{(p_1+p_{2}x+p_3{x}^2+p_4{x}^3)}^2+{(p_{5}y+p_6{y}^2+p_7{y}^3)}^2}$式中，x——取值为lgDP，而DP为纸板的聚合度；y——油纸绝缘的温度，单位为℃；z——取值为lgf_p，f_p为解谱得到的特征频率，单位为Hz；p₁-p₇——给定参数；将测试所得数据带入上述公式，可以计算得到油浸纸平均聚合度DP，从而得到固体绝缘的老化状态；4）油浸纸老化状态评估，新纸板的聚合度一般为1200～1800，当平均聚合度下降到500时，电力变压器整体绝缘处于寿命中期；当平均聚合度下降到250时，可认为变压器寿命已经终止；当聚合度下降到150时，绝缘纸的机械强度为零。