基于灰色关联分析的变压器油纸绝缘状态评估研究

摘要

电力系统的安全、稳定离不开各种高压设备的可靠运行，其中，油浸式电力变压器是最为重要的高压设备之一。油浸式变压器的整体寿命主要取决于其内部油纸绝缘的老化状况。变压器在运行过程中会受到电、热、机械等应力，致使油纸绝缘发生老化。油纸绝缘在老化过程中的介电响应结果变化不一，关于其老化程度和水分含量的时域介电特征量虽已有很多，但是这些特征量只能表征油纸绝缘整体的绝缘状态，且无法区分老化程度和水分含量的影响。得到能分别表征绝缘纸和绝缘油状态的特征量，并结合算法对油纸绝缘进行状态评估是亟须解决的重要问题。
　　本文对老化不同天数的油纸绝缘试样进行了极化/去极化电流法试验，提出以稳态油老化电量和稳态油纸界面极化电量作为变压器绝缘油与油纸界面极化的老化特征量，并提取绝缘纸时域介电谱峰值和峰值时间作为绝缘纸老化特征量，最后通过现场试验验证了以上述特征量分别表征油纸绝缘老化状态的可行性。稳态油老化电量随老化时间的增加而增大，两者间存在线性拟合关系，稳态油老化电量可以表征油中偶极子转向极化强度;绝缘纸时域介电谱峰值及对应时间分别代表了其内部因纤维素裂解引起的界面极化强度和响应速度，其中时域介电谱峰值和聚合度之间具有指数负相关关系;稳态油纸界面极化电量随老化时间增加而增大，两者间存在线性拟合关系，稳态油纸界面极化电量可以表征油纸界面极化强度。
　　本文通过热老化和吸潮试验，得到了老化程度、水分含量各不相同的若干油纸绝缘试样，然后在分析极化/去极化电流曲线变化规律的基础上，提出油纸绝缘最大时间常数支路系统极点作为油纸绝缘状态特征量。水分含量对于油纸绝缘时域介电检测结果影响规律与老化类似，含水量上升会导致试样的极化/去极化电流电流往左上方平移，极化电流的初值和稳定值都增大，且达到稳定的时间缩短。系统极点对水分含量和老化程度都很敏感，可作为油纸绝缘状态特征量，但其无法区分两者的影响。
　　介绍了灰色关联分析理论的诞生、发展与现状，选择最为合适的邓氏关联度分析作为油纸绝缘状态量的整合算法。介绍了现场变压器介电检测试验注意事项，整合油纸绝缘时域介电特征量得到其参考向量和规范化后的参考向量。最后计算并对比关联度来对变压器油纸绝缘状态进行诊断，得到的诊断结果基本和实际运行经验符合。下一步可丰富试验条件，在参考状态中加入测试温度的影响或减小水分含量与老化程度的变化梯度，消除测试电极、纸板类型可能带来的误差，建立完备的状态参量数据库，内置在评估软件中，使评估结果更加精确。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 油纸绝缘老化因素影响

1．2．2 变压器油纸绝缘老化机理

1．2．3 油纸绝缘老化评估方法研究现状

1．2．4 RVM法测试原理和研究现状

1．2．5 PDC法测试原理和研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 绝缘油和绝缘纸老化的时域特征量研究

2．1 油纸绝缘加速热老化试验

2．2 扩展Debye模型参数求解和时域介电谱

2．3 油纸绝缘热老化试验PDC结果

2．3．1 去极化电流

2．3．2 绝缘油老化特征量

2．3．3 绝缘纸老化特征量

2．3．4 油纸界面极化特征量

2．3．5 实例分析

2．4 油纸绝缘热老化试验RVM结果

2．5 本章小结

第3章 油纸绝缘水分含量和老化程度特征量研究

3．1 试验样品制备

3．2 试验结果及分析

3．3．1 水分含量对PDC特性影响

3．3．2 老化程度对PDC特性影响

3．3．3 油纸绝缘状态特征量提取

3．3 本章小结

第4章 基于灰色关联分析的油纸绝缘状态评估

4．1 灰色关联分析基本原理

4．2 现场变压器介电检测试验

4．3 基于灰色关联度分析的油纸绝缘状态评估实例

4．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果