基于界面电荷极化特性的变压器油纸绝缘寿命预测方法研究

准确预测变压器油纸绝缘寿命对于保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。根据微观介电响应机制剖析界面极化与油纸绝缘老化的内在机理联系,并基于混合极化模型——一种在扩展德拜模型基础上引入界面极化支路的等效电路拓扑,探究界面电荷极化特性在油纸绝缘寿命预测中的应用。首先,分析温升过程中频谱特性变化背后蕴含的普适弛豫极化规律,基于混合极化模型重构回复电压极化谱。结合温度对主时间常数和模型参数的影响规律,提出一种单一温度测试下的油纸绝缘活化能计算方法,通过界面极化电容构建出频温平移因子。其次,剖析介质损耗因数随老化加深的变化规律,探究损耗峰偏移现象与界面极化弛豫时间的内在联系,凝练全新表征油纸绝缘聚合度含量的频域特征参量——界面极化支路极点Ph2。最后,联合界面极化支路极点Ph2、频温平移因子和损失累积动力学方程构建油纸绝缘寿命预测模型,并将不同运行年限变压器现场实测数据代入模型验证实效性,为油纸绝缘寿命预测提供了一种新思路。

油纸绝缘混合极化的频域谱模型及参数辨识

采用等效模型分析是间接评估油纸绝缘老化状态的一种有效方法,而构建油纸绝缘系统的等效模型及参数计算是研究的基础和难点。针对目前广泛采用扩展德拜模型存在的不足,引入界面极化支路的油纸绝缘混合极化等效模型更为贴合实际极化过程,同时研究油纸绝缘混合极化过程的频域介电谱模型参数辨识方法。首先,在新型极化等效电路基础上导出频域谱与电路参数之间的关系;其次,建立求解多元方程组的目标函数,然后应用自适应收缩因子粒子群算法(ACPSO)进行参数求解;最后,通过实测数据验证该方法辨识模型参数的可行性与准确性。计算结果表明,考虑有界面极化的混合等效模型更能真实反映油纸绝缘的弛豫过程,它更符合变压器绝缘极化的实际情况;基于频域介电谱的油纸绝缘等效模型参数辨识法,相比于此前基于时域介电谱的辨识方法,具有求解过程简单、参数计算结果准确可靠等优点。

考虑界面极化因素的油纸绝缘样品中含水量评估方法的研究

为了研究受潮状态下油纸绝缘样品的电导与极化特性,并提取能够准确量化油纸绝缘样品受潮程度的特征参量。采用一种新型弛豫响应模型——混合极化电路模型来探究频域介电谱技术在油纸绝缘受潮状态评估中的应用。首先,推导了该模型的频域介电响应函数,并基于FDS实测数据进行模型参数辨识;其次,研究温度和水分含量对模型参数的影响规律,进而提取出3个油纸绝缘受潮状态特征参量——绝缘电阻R_(g)、平均串联极化支路时间常数τ_(p)与平均界面极化支路时间常数τ_(h);最后,实验结果表明,混合极化电路模型能够准确拟合复合绝缘介质的弛豫响应过程,所提取的特征参量与油纸绝缘水分含量存在明显的指数关系,有助于实现电力设备受潮状态的定量评估。