变压器绝缘状态诊断的回复电压方法

变压器绝缘状态诊断的回复电压方法第1页，共22页，2023年，2月20日，星期一1变压器绝缘老化绝缘老化 变压器在长期运行中，由于受到大气条件和其他物理化学作用的影响，其绝缘材料的机械和电气强度逐渐衰退的现象。影响变压器绝缘老化的因素磁场电场自然应力第2页，共22页，2023年，2月20日，星期一电力变压器绝缘老化的诊断技术1、传统诊断方法 -局部放电测量 -油的色谱分析 -油中糠醛含量测量 -测量绝缘纸的聚合度2、介质响应法 -极化和去极化电流 -频谱分析法 -回复电压法第3页，共22页，2023年，2月20日，星期一

为什么选择回复电压法回复电压法能够很好的反映油纸绝缘系统的老化程度等重要信息不需要取绝缘样品进行测量是一种非破坏性检测手段抗干扰能力强，包含信息多第4页，共22页，2023年，2月20日，星期一 对高低压绕组进行短路一段时间以后，将所有的开关断开，使其处于开路状态，则在短路期间没有释放完的束缚电荷又会在高低压绕组间形成电压，此电压即为回复电压。 当开关k1闭合、k2断开时，将直流电压加在变压器的高低压绕组之间，高低压绕组之间会积累电荷，当闭合k2，断开k1时，此时对高低压绕组进行短路放电。第5页，共22页，2023年，2月20日，星期一2等效电路模型 Saha等学者用扩展Debye模型对变压器的油纸绝缘系统进行等效模拟，仿真极化去极化电流曲线，同时进行油纸绝缘系统的极化去极化电流测试，结果表明，仿真结果和试验结果吻合得很好。 将绝缘油和绝缘纸中的电阻、电容进行合并，对模型进行简化，简化后得到的等效电路模型如图3.3所示，称之为扩展Debye模型。第6页，共22页，2023年，2月20日，星期一3回复电压的计算

本文采用三条支路的等效电路模拟绝缘系统。所以回复电压和电容电压之间的关系为：

图中各参数即为等效电路参数，V1、V2、V3即为电容充放电后的残余电压。第7页，共22页，2023年，2月20日，星期一经过电路原理分析求解可得：第8页，共22页，2023年，2月20日，星期一利用叠加原理可分别求得的值，N值分别为：回复电压极化谱计算公式：第9页，共22页，2023年，2月20日，星期一 其中： 将模型参数值代入上述式子，既可绘出回复电压极化谱。第10页，共22页，2023年，2月20日，星期一 仿真得到的回复电压极化谱：第11页，共22页，2023年，2月20日，星期一4模型参数与极化谱的关系改变小时间常数支路的回复电压极化谱：由图中可以看出，曲线A、B、C主要差异在峰值之前的斜率以及峰值部分。但是峰值过后图形则趋于平稳，这可以理解为，较小时间常数的支路，其时间常数小，相应的其充电电容的剩余电荷对整个等效电路的影响也会在相对快的时间内结束。第12页，共22页，2023年，2月20日，星期一改变中等时间常数支路的极化谱： 极化谱A、B、C在峰值前的斜率部分基本重合，峰值及峰值过后部分都存在很大差异。由此可以看出，中等时间常数支路对回复电压极化谱的影响比小时间常数支路来得靠后，这也是由于它的时间常数比之前支路的大而造成的。第13页，共22页，2023年，2月20日，星期一改变大时间常数支路的极化谱： 极化谱A、B、C在峰值前的斜率部分基本重合以及峰值，主要差别在于峰值过后曲线没有如之前的一样重合，而是存在很大的差别。由此可以看出，大时间常数支路主要影响图形峰值后的部分。第14页，共22页，2023年，2月20日，星期一改变绝缘电阻与几何电容的极化谱：

绝缘电阻高说明变压器的绝缘性能好，所以曲线A所代表的绝缘性能相比于曲线B将来得好。因此曲线A与曲线B的差异具有一定的代表性。第15页，共22页，2023年，2月20日，星期一

按理论分析，几何电容代表变压器内部的几何分布，应该会对极化谱造成影响。但是由于在公式推导模型参数时，几何电容已经被整合，所以改变几何电容所得的极化谱差异不大。 由上述，大致可以得出，小时间常数支路主要影响峰值前部分，中时间常数支路只要影响峰值前后部分，大时间常数支路主要影响峰值后长时间部分。第16页，共22页，2023年，2月20日，星期一油纸绝缘系统与极化谱的联系油处理前后回复电压极化谱： 图中差异主要在峰值前的斜率部分以及峰值，峰值过后图形基本一致。油的质量主要影响模型参数中的小时间常数支路，综合之前所得结论，所以峰值前斜率部分存在差异。中等时间常数支路主要反映的是绝缘介质中纸和油之间的夹层极化，所以绝缘油第17页，共22页，2023年，2月20日，星期一的改变同样会间接的影响它的变化。所以峰值后图形存在一些差别。 Saha等人得出的油处理前后的极化谱中，除了反应了等效电路与图形的关系，同时得出，油的改变使得极化谱第一个峰值时间往后推移了，并且说明了这是绝缘性能提高的体现。但是在本文中，峰值时间差异不明显，这和本文所采用的模型参数有关。第18页，共22页，2023年，2月20日，星期一 本文所采用的模型参数为Saha等人所研究的6条支路中前3条大时间常数支路，所以小时间常数支路的作用没有得到体现，这也是本文的欠缺之处。Saha等人得出的油处理前后的极化谱：第19页，共22页，2023年，2月20日，星期一总结对等效模型电路模型计算所得的回复电压极化谱中，表1第一条支路主要影响极化谱长时间部分，第二条支路则影响中间部分，第三条支路影响前面部分。其本质在于时间常数的长短，随之影响极化和去极化电流。与传统的电气测量方法相比，回复电压测量方法能获得更详细的内部绝缘信息，其中回复电压极化谱可以估测变压器绝缘的具体状况。第20页，共22页，2023年，2月20日，星期一等效电路支路数越多反应的绝缘介质也会