变压器油纸绝缘水分含量的频域介电特征参量及评估方法研究

为了更好地将频域介电谱技术（FDS）用于变压器油纸绝缘状态的无损诊断，本文对在实验室获得的不同水分含量的油纸绝缘样品分别在30℃及60℃下进行频域介电谱测量；在深入研究水分含量及测量温度对油纸绝缘复相对介电常数及介质损耗频域谱特性影响的基础上，提出采用不同频率点处tanδ值作为水分含量评估频域介电特征参量，并初步给出了特征参量与水分含量的定量拟合公式；引入“频温平移因子”以消除测量温度对油纸绝缘频域介电特性影响的方法。结果表明：tanδ在10^-1～10^2Hz范围内随水分含量增加明显增大；分别采用10^-1Hz、10^0Hz、10^1Hz及10^2Hz频率点处tan6值作为水分含量评估特征参量，并拟合得到可用于水分含量评估指数函数；引入“频温平移因子”绘制的主曲线可以消除测量温度对油纸绝缘频域介电特性的影响，以提高水分含量评估的准确度。

频域特征量的故障敏感性实验研究

有效地提取故障特征向量,找到故障敏感因子是进行液压泵故障诊断的关键。采集轴向柱塞泵松靴、滑靴磨损、斜盘磨损以及中心弹簧失效等故障情况下的端盖振动信号,采用合适的信号预处理方法得到有价值的低频信号,从低频信号中提取出频域特征参量,分析频域特征量对每种故障的敏感性,找到各故障的频域敏感因子。为液压泵的故障诊断提供了可靠的敏感特征信息,增加了故障特征信息的完备性,对提高故障诊断系统的故障确诊率具有重要的意义。

基于频域介电谱油纸结构对变压器绝缘的影响研究

为研究油纸层数对频域介电特性的影响,进而评估油纸结构对变压器绝缘特性的影响。在实验室内制备不同油纸层数的试品进行FDS测试。通过对得到FDS试验结果深入分析后提出以特征频率f=0.1mHz、f=0.01Hz、f=10Hz处的复电容实部C′为频域介电特征参量。将油纸层数与频域介电特征参量进行拟合,通过两者的拟合关系评估油纸绝缘结构对变压器绝缘性能的影响。研究结果表明:油纸层数与频域介电特征参量具有高拟合优度的函数关系,证明该方法评估油纸层数对频域介电特性的影响具有很高的可行性,该方法还为应用FDS法评估油纸结构对油纸绝缘性能提供了一定依据。

油浸纸水分含量与混联等效模型极化支路极点的定量关系

该文基于油纸绝缘混联等效模型(HEM)——一种将界面极化支路引入扩展德拜模型(EDM)的拓扑结构,提取新的表征油浸纸水分含量的频域特征参量PTC-Max、PTC-Min。首先基于实测感应调压器数据对比FDS在辨识HEM与EDM模型参数效果上的不同,说明HEM的优势;应用传递函数法推导得到模型的传递函数方程,通过Matlab解析得到不同水分含量油浸纸的传递函数谱,以此提出HEM极化支路极点可表征油浸纸的水分含量;运用最优加权组合法实现两特征参量对应评估方程的线性组合,克服单一评估方程的不足;最后基于不同尺寸油纸绝缘设备的实测数据对所提取的特征参量进行有效性检验。

油纸绝缘特性研究及微水含量评估

为充分发挥FDS宽频介电信息量丰富的优势,将其更好地应用于油纸绝缘微水含量的定量评估,首先对不同微水含量油纸绝缘试品的频域介电谱(即"频谱")进行了基于微观物理机制的深入剖析,在此基础之上采用向后选择多元回归法建立微水含量评估模型。最终的模型显著性检验结果表明,所提取的9个特征参量均对微水含量产生显著性影响且只有测试频率为10-1 Hz处所建立的多元回归方程线性显著。最后基于新测试数据对模型的有效性进行了检验,其中计算值与实际值的相对误差大部分小于4%且方程的决定系数R2高达0.9971,充分验证了本文所构建模型的可靠性。

应用介损积分谱对变压器老化程度的定量评估

为更好的将频域介电谱用于变压器油纸绝缘的老化状态评估中,提出了频域介损积分谱,并对油纸绝缘试品进行了不同程度的加速热老化,测取了老化后试品的油中糠醛含量Ck,纸聚合度DP与微水含量Mc,在30℃下进行了FDS特性检测,结果表明:tanδ在测试频段内随老化天数增加呈上升趋势,且在10-4~10-1Hz内tanδ曲线逐步向高频段移动。结合理论分析,取特征频率点f=10-2Hz下的介损积分值Sδ(10-2)作为油纸绝缘老化状态的频域特征参量,经数据拟合发现Sδ(10-2)与DP、Ck分别存在较优的次幂与指数关系。最后引入了平移因子αT与频温平移法,在20~60℃下对同一老化试品进行FDS测试,得到了温度与αT的线性关系,通过对FDS曲线进行"频温平移",消除了测量温度对油纸FDS特性的影响,使评估结果更准确。