变压器油纸绝缘电介质响应测试系统的研究

摘要

变压器是电力系统最关键的设备之一，承担着电压变换、电能分配和传输的任务，变压器的正常运行是电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证。随着我国电力系统投运的变压器日益增多，容量不断增大，等级不断提高，变压器的安全问题成为制约电力工业持续发展的主要因素，越来越受到重视。所以，有必要对变压器绝缘状态进行检测并评估其绝缘状态，以此制定科学合理的运行计划和检修方案，对提高变压器的利用率和整个电网运行可靠性都具有重大意义。
　　本论文根据有别于传统电气设备绝缘状态检测方法的介质响应法，设计了-套基于频域谱法的变压器油纸绝缘电介质响应测试系统，用于对变压器油纸绝缘进行现场检测，并评估其绝缘状态。
　　首先，论文研究了变压器油纸绝缘老化因素及其状态检测方法，然后研究了变压器油纸绝缘介质响应测试的时域法和频域法，以及国内外电气设备介质响应测试系统的发展现状，并对目前所研发的相关产品作了介绍。通过电介质的极化和损耗原理研究了电介质响应的微观机制。为研究频域谱法应用于变压器油纸绝缘状态检测的可行性，通过MATLAB矩阵分析软件建立油纸绝缘的扩展德拜模型进行仿真分析，并提出了介质响应测试的基本方法以及绝缘信息量的计算公式。
　　本论文根据频域谱法原理设计了包括变频驱动信号源、响应信号调理单元、数据采集单元以及上位机软件的测试系统的总体结构。在具体硬件设计时，研究了介质响应信号的特点，针对性的设计了对微弱信号进行处理的、具有高去噪性能和准确度的信号调理电路。同时，也设计了基于单片机的，对信号进行模/数转换的信号采集电路。
　　对于上位机软件系统，则应用虚拟仪器技术，基于LabVIEW软件设计了相应的通信模块、信号分析与处理模块、数据计算模块和数据存储与查询模块，同时利用该软件平台灵活直观的优势，设计简洁直观的系统操作界面。
　　最后，应用本论文设计的变压器油纸绝缘电介质响应测试系统对南方电网广东电网公司惠州供电局辖内部分变电站的多台变压器进行离线测试，从中选取了两台变压器的测试数据，对其介电频谱作了比较分析。应用表明该系统使用方便、快捷，具有较高精度，适用于对变压器油纸绝缘状态的现场检测。