变压器故障诊断用油中溶解气体新特征参量

油中溶解气体分析（dissolved gas analysis,DGA）是现场电力变压器故障诊断最常用的方法。然而,油中溶解气体含量较容易受到变压器结构、容量、故障位置以及故障程度等因素的影响,从而降低了变压器故障诊断的可靠性。为了提升变压器故障诊断正确率,该文提出了基于支持向量机（support vector machie,SVM）和遗传算法（geneti calgorithm,GA）优选的DGA新特征参量。首先,以28个DGA比值为输入,建立了基于SVM的变压器故障诊断模型;其次,采用GA同时对SVM参数和DGA比值进行优化,得到9个优选DGA比值作为变压器故障诊断用新特征参量。对IEC TC 10故障数据库的诊断结果表明：DGA新特征参量的故障诊断正确率为84%,较常用的DGA含量和IEC比值的诊断正确率提高10%~25%;并且无论采用哪种特征参量,支持向量机的诊断结果均优于神经网络诊断模型。最后,采用DGA新特征参量对国内117组变压器的故障诊断正确率达到了87.18%,再次验证了该方法的有效性。

油纸绝缘频域介电谱解释方法研究

为了探索频域介电谱测试结果的解释方法,提升其应用于油纸复合绝缘状态无损检测效果,在深入研究频域介电响应理论的基础上,首先在实验室内构建了油纸绝缘频域介电谱试验平台,然后分析了电导及极化损耗的机制及特性,重点讨论了复介电常数与电场频率之间的关系,提取了典型损耗特性规律,并建立了基于电导及极化损耗模型的频域介电谱理论解释方法。研究表明:复介电常数谱在低频段的特征主要因电导损耗作用所致,可用Dyre模型解释;在高频段的特征主要是因极化损耗作用所致,可用H-N模型解释;而中频段特征则是因电导及极化损耗共同作用所致,可用两种理论模型联合解释。通过该方法可获得复介电常数重构曲线,其与频域介电谱实测曲线具有良好的一致性。所提出的频域介电谱解释方法依据FDS测试结果对油浸纸板复介电常数谱进行分析与拟合,分别获得了电导为主、极化为主的损耗与电场频率之间的统计函数关系,可进一步应用于介电响应特征参数提取,从而为油纸绝缘状态定量评估奠定一定的理论基础。

综合考虑可靠性与经济性的电力变压器检修方案优选

针对在电力变压器状态检修决策中尚未将技术性与经济性综合考量的问题,提出了一种综合考虑可靠性与经济性的变压器检修方案优选方法。在综合考虑运行环境情况因子和检修记录因子的基础上,构建了基于油色谱分析、油化实验、电气试验的变压器综合健康指数评估模型,根据建立的健康指数与故障率的关系,通过量化变压器的经济运行风险,构建合理的检修模型,并采用粒子群优化算法对检修的最优化方案进行了确定。经实例验证表明,该方法有效合理,可以为变压器检修方案的确定提供一条新思路。

±800kV换流变压器用真空式有载分接开关关键技术研究

有载分接开关是高压直流输电系统中换流变压器重要的部件,维持系统运行中阀侧直流电压恒定不变,补偿电压波动;实现直流输电系统降压运行。在直流系统换相过程中会有较大的短路电流变化率(di/dt),增加了分接开关的切换负荷。分接开关的调压范围大、操作频繁,极性选择器动作产生特征气体。针对换流变压器用有载分接开关运行时的要求及现象,研制了±800k V直流换流变压器用真空式有载分接开关样机,由切换开关、带有极性选择器的分接选择器和电动机构组成。提出了切换开关双真空触头双电阻过渡原理,即串联双断口真空切换,主通断触头和过渡触头功能轮换,切换程序对称,过渡电路中4个真空触头切换任务一致。研制了更高绝缘等级的E级分接选择器。设计了真空化极性选择器,更有效地抑制极性选择器动作时产气。该分接开关具有灭弧能力强、过渡触头断口间的恢复电压低、切换开关油室温升低、整台分接开关电气寿命高等优点。该分接开关样机已顺利通过了型式试验的考核。

水分和老化对油浸绝缘纸温度介电谱和活化能的影响

为了研究老化和水分对油浸绝缘纸温度介电谱和活化能的影响,以便更准确地评估其水分含量和老化状态,利用Concept 80宽频介电谱仪测量了不同水分含量、不同老化程度下油浸绝缘纸介质损耗的频域介电谱和温度介电谱,然后利用Arrhenius方程计算得到了油浸绝缘纸的活化能。研究发现:在相同温度下,油浸绝缘纸介质损耗随着其老化程度的加深或水分含量的增大而都逐渐增大;随着温度升高,相同水分含量下不同老化程度或相同老化程度下不同水分含量的油浸绝缘纸介质损耗的差异越来越显著;利用无交互作用双因素方差分析表明,水分对活化能的影响显著,老化对活化能几乎没有影响;油浸绝缘纸活化能与水分有很好的线性关系,可用来评估油浸绝缘纸的水分含量并消除测量温度对其频域介电谱的影响。

油纸绝缘电-热联合老化寿命模型的比较与分析

绝缘材料的寿命模型一直是国内外学者研究热点之一。本文对油纸绝缘进行电热联合加速老化,利用Weibull分布对多次试验得到的击穿寿命进行统计分析,求出平均寿命。并对国际上几种主要电?热联合老化寿命模型进行多元回归分析,估计出各模型的参数,计算理论预测寿命。最后比较各模型的理论预测寿命与用Weibull分布求出的平均寿命的误差,深入分析各数学模型产生不同误差的原因,得出FALLOU寿命模型是最适合本文所述油纸绝缘分析的寿命模型。

水分含量与分布对油纸绝缘频域介电谱影响的有限元仿真与研究

利用频域谱法估计含水量从介电响应的角度上为油纸绝缘的状态诊断提供了新的思路。以实验室内油纸复合绝缘频域介电谱实测结果为基础,利用有限元仿真探索了油纸绝缘系统中水分存在与分布情况对变压器主绝缘频域介电谱特性的影响。研究结果表明:绝缘系统损耗与水分分布情况密切相关,复介电常数-频率(ε*-f)曲线可反映油纸绝缘内部损耗的改变。随着绝缘油电导率增加,低频域电导损耗特性逐渐向高频扩展,复介电常数实部?'在低频域增大,虚部ε''在整个频域内均增大;随着纸板中水分增加,低频域电导损耗及高频域极化损耗均有显著变化,ε'在低频域增大,而ε''-f曲线在全频段内逐渐增高,且中高频域的曲线"凸起"逐渐平缓消失;随着局部水分含水量增加,极化损耗明显增大,ε''值在高频域显著增大;随着纸板水分分布不均匀程度增加,ε'-f曲线低频域变化明显,而ε''-f曲线在高频域变化明显。

基于集对分析和证据理论融合的变压器内绝缘状态评估方法

变压器故障机理复杂,反映变压器内绝缘状态信息的数据因子繁多且具有不确定性。为此,结合工程经验建立了指标体系,提出了基于集对分析和证据理论融合相结合的内绝缘状态评估方法,并建立了一个2层评价模型。该模型第1层采用集对分析处理不确定性并产生信任分配函数。第2层对各因子的信任分配函数进行证据融合并对冲突证据进行处理产生最终隶属度,然后利用最大隶属度原则与信度准则相结合评估变压器的内绝缘状态。经过实例分析,初步验证了该方法的有效性,可以为变压器的状态评价和检修策略制定提供一种新的思路。

油纸绝缘频域介电谱仿真模拟中XY模型与有限元模型对比研究

为将频域介电谱法更好地应用于油纸绝缘设备老化状态的无损检测,通过对比有限元法与XY模型法对变压器油纸绝缘系统的频域介电特性的求解结果,探讨了两种方法的准确性与局限性。研究结果表明:XY模型在计算过程中忽略了油纸交界面附近由于材料不连续效应所产生的电场畸变,由此引入了模型误差。对于电场分布较均匀,畸变效应不明显的主绝缘结构,当油电导率γ<1.0×10-11 S/m时,XY模型求解结果较准确,但是当油电导率γ>1.0×10-11 S/m时,随着油电导率的继续增大,其准确度会降低;有限元法建立的仿真模型与实际模型更接近,其突出的优势还在于考虑了电场畸变等因素对频域介电谱计算的影响。因此,相比于XY模型法,有限元法准确度更高,能够求解复杂结构的频域介电谱,具有更广阔的应用前景。

高寒条件下变压器油击穿特性试验

对变压器油在低温环境下击穿特性的研究有助于确保高寒地区变压器的运行可靠性。为此建立了高压低温试验系统,利用该系统试验研究了在-50-10℃温度范围内,不同电压形式、电极模型、水分体积分数下的油隙击穿特性;并根据试验结果给出了高寒条件下对变压器投运及交接试验的建议。结果表明：交流电压和直流电压下,油隙击穿电压随温度的变化曲线呈U形,冲击电压下则无明显规律;平板电极模型、球–板电极模型和针–板电极模型击穿电压随温度的变化曲线均呈U形,且击穿电压值受电极间电场均匀程度的影响;低温下水分体积分数会对油隙的低温击穿电压产生直接影响,且在-10-0℃范围内影响最为显著。

交直流电压分量对变压器油中典型模型击穿特性影响

在高压直流输电系统中,绝缘系统如换流变压器阀侧绝缘长期运行中不仅承受交流电压,还要受到直流电压的作用。由于在换流变压器试验过程中无法模拟交流和直流复合电压作用这一实际工况,交-直流合成电压对油纸绝缘特性影响缺乏深入研究。本文以典型针-板模型为例,同时施加不同交、直流分量,研究变压器油在针-板模型中的击穿特性。试验结果首次揭示了不同交直流分量对针-板模型击穿特性的影响。结果表明:典型针-板电极模型在交-直流复合电压作用下,随着预加直流分量的上升,模型交流击穿电压呈线性下降;随着预加交流分量的上升,模型直流击穿电压也呈线性下降。通过对比分析表明,不同预加电压类型对模型击穿特性存在明显影响,且预加交流电压下的模型击穿电压高于预加直流条件下的模型击穿电压。

特高压变压器雷电冲击伏秒特性研究

随着750 kV、1000 kV输电技术的发展,相应的电力变压器和并联电抗器的容量、尺寸和入口电容随之增大,试验回路尺寸亦相应扩大,这使雷电冲击试验电压的波前时间拉长,无法达到国内外标准的要求。根据500 kV、750 kV和1000 kV变压器和电抗器的实际雷电冲击试验波形,结合油纸复合绝缘结构的雷电伏秒特性,分析了不同波前时间对特高压变压器和电抗器绝缘水平的影响。目前变压器的设计计算和试验电压的选取一般按照标准波头进行,而充油设备的雷电冲击伏秒特性表明,雷电冲击试验电压波前时间的长短与绝缘强度有密切关系,波前时间延长可能会对某些纵绝缘的考核偏松,同时对主绝缘的考核偏严。因此,应在特高压变压器、电抗器的设计研制和试验中,考虑和重视雷电冲击波形波前时间延长所带来的影响。

以天然气为原料的气制变压器油的典型性能分析

为深入研究以天然气为原料的气制变压器油Diala S4 ZX-I性能,将气制变压器油的组成、GB 2536—2011全套型式试验检测结果以及雷电冲击击穿特性和热特性,与其他3种典型的环烷基变压器油和非环烷基变压器油的结果进行对比。组分数据显示气制变压器油的组成与典型矿物变压器油具有很大差异,尤其是链烷烃的含量。型式试验数据显示气制变压器油具有总硫质量分数(即GB 2536—2011中总硫含量)较低(<0.000 2%)、密度小、高燃点、高闪点等特点。雷电冲击击穿特性和热特性对比测试结果显示气制变压器油具有更高的雷电冲击击穿电压、导热系数和比热容。其特点表明气制变压器油没有腐蚀性硫风险,更为环境友好,同型号设备用油总质量会更少。

油纸绝缘热老化特征参量的多元统计分析

为了得到聚合度与老化特征参量的内在关系,首先对由克拉玛依#25变压器油与普通变压器绝缘纸组成的油纸绝缘试品在90、110和130°C下开展加速热老化实验,并定期取样测量绝缘纸聚合度和油中糠醛体积分数、油中溶解气体体积分数、油中微水质量分数及油中酸值等老化特征参量。然后,引入多元统计分析学中的逐步回归分析和因子分析方法对油纸绝缘热老化的各种特征参量进行了分析。对实验数据的逐步回归分析结果表明,油中糠醛体积分数的对数值与表征油纸绝缘老化状态的绝缘纸聚合度具有较好的线性关系,油中酸值次之,其他老化特征参量与聚合度没有明显的线性关系。因子分析结果表明油纸绝缘热老化特征参量可以压缩为2个主成分因子,新的主成分因子不仅物理意义明确,而且均与绝缘纸聚合度有较好的指数关系。

油纸绝缘电—热老化寿命模型的选择研究

为准确评估油纸绝缘的老化程度和剩余寿命,对油纸绝缘电热联合老化试验后利用Weibull概率分布统计分析多次试验得到的击穿寿命,求得平均寿命,并对多种电热联合老化寿命模型多元回归,估计参数,验证与比较,得出FALLOU多因子模型为最适合油纸绝缘的寿命模型。

励磁系统换向过电压阻容保护装置的仿真研究

阻容式过电压保护装置广泛用于可控硅励磁系统周期性换相过电压的抑制,各种阻容保护方案的优劣及阻容参数的选取一直是现场应用的一大难点。为寻找阻容抑制的最佳方案并指导现场工程师合理选择参数,介绍了一种基于Saber建模仿真分析的方法,通过建立励磁系统及整流式、三角形、星型3种阻容保护方案的仿真模型,仿真分析了各种阻容抑制装置的抑制结果以及不同阻容参数配合下的抑制结果。结果表明:现场实测结果与仿真结果一致性好,具有良好的工程实用价值。

三峡电站励磁系统换相过电压及其抑制措施仿真研究

换相过电压在可控硅整流系统中广泛存在,介绍了一种通过建模仿真,研究换相过电压及其抑制措施的新方法。根据三峡电站励磁系统参数,建立了励磁系统及其过电压抑制措施仿真模型;模型计算得到的过电压波形与现场实测结果一致性好。仿真分析了不同参数下整流式、三角形、星形3种换相过电压抑制方案,仿真结果与现场实测结果基本一致,对工程实际有指导意义。

油纸绝缘电导特性实时测试系统及方法

换流变压器阀侧绕组绝缘设计需考虑油纸绝缘电导特性的影响，而现有电导率测试方法均存在无法真实模拟直流电场应力的问题。为此，建立并提出了油纸绝缘电导特性实时测试系统及方法，试验研究了长度为8narn的油隙及厚度为6mm的油浸纸板的体积电导率在不同电场强度（简称场强）、不同温度下的电导特性。结果表明：建立的测试系统可直接测量油纸绝缘体积电导率，可用于进行均匀电场下电导特性的研究；被测8mm油隙体积电导率在场强S3kV／mm时呈现明显的温度效应，场强〉3kV／mm时呈现明显的场强效应；被测6mnl油浸纸板的体积电导率相对稳定，处于10^-16~10^-17S／m范围内。所得试验结果可用于优化换流变阀侧绕组的绝缘设计。

基于Fisher判别法的油纸绝缘老化阶段识别

本文首次将判别分析法用于油纸绝缘老化程度的识别,提出了一种基于Fisher判别法和多个局部放电特征参量的油纸绝缘老化程度识别方法。以30个老化特征向量为经验样本,构造判别函数,将十一维特征向量映射到二维平面上,通过对其他30个样本进行老化程度的判别分析,结果表明采用Fisher判别函数能够对新样本的绝缘状态作出合理的判断。

不同吸油率油浸纸板介电特性及电导特性研究

针对换流变压器主绝缘存在不同吸油率油浸纸板混用的问题,推导吸油率与油浸纸板介电常数εr的数学关系,试验测量不同吸油率条件下油浸纸板的介电常数,仿真分析吸油率对油纸绝缘电场分布的影响,最后试验研究电压、温度、吸油率对油浸纸板电导特性的影响,结果表明:介电常数试验结果与推导的数学关系吻合较好;吸油率的变化会使交流电场分布更加不均;直流电场作用下,电压、温度、吸油率的增加均导致油浸纸板电导电流增大。