不同老化因素对油纸绝缘介质频域谱特性的影响

为获取表征油纸绝缘老化状态的新特征量,实现将频域谱技术用于变压器老化状态的无损诊断,在实验室条件下系统地研究了不同热老化程度、不同测量温度以及不同含水量下油纸绝缘试品的频域谱(FDS)变化规律,并运用电介质极化理论对其影响机理进行了分析。结果表明,绝缘纸的相对介电常数虚部和介质损耗角正切值tanδ在频率<100Hz时随其老化的深入而显著增加;水分作为一种强极性分子,使得油纸绝缘试品的FDS曲线随含水量增加而明显上移;同时,研究发现将FDS用于油纸绝缘状态诊断时必须充分考虑测试温度的影响。

频域谱技术用于油浸式电力变压器绝缘状态现场诊断

为了提高大型油浸式电力变压器的运行可靠性,提出了基于频域谱技术进行油浸式变压器绝缘状态及老化诊断的方法,利用该方法对国内某220kV变压器进行了测量,得到了其检修前后绝缘系统的介损频率特性曲线,并将频域谱测量方法与预防性试验数据进行了对比,验证了二者在变压器电容测量上的一致性。试验表明,频域谱方法可以反映变压器内部绝缘状态,估计固体绝缘中的含水量,为绝缘诊断提供参考信息;频域谱技术是一种无损试验方法,可作为现有绝缘诊断方法的重要补充,具有良好的应用前景。

温度和老化程度对油纸绝缘频域谱的影响研究

为研究温度和老化程度对变压器绝缘状况的影响情况,进一步推广频域谱法在油纸绝缘检测方面的应用;在实验室中制备不同温度和老化程度的油纸样品并开展频域谱测试,通过分析所得曲线变化规律,提出一种以不同频率对数点对应的tanδ值为特征量来区分温度和老化程度产生的影响,并对其进行实例探究。结果表明,温度主要影响tanδ值在频率对数为-3~0范围内的曲线,而老化则影响-3~2之间的曲线,且在-1~2之间更为明显,故选取频率对数为-3、-2、-1和0、1时的tanδ值分别作为温度和老化程度评估的特征参量,对其进行理论分析并得出对应的函数关系;通过应用新方法对在役变压器进行温度和老化程度测试,验证了它的有效性。

频域谱最优合并超宽带接收技术

基于超宽带(UWB)无线通信系统提出了新型的频域接收技术———频域谱最优合并(FD-SOC)技术,该技术利用任意超宽带脉冲信号的频域谱矢量和为实数,且正负极性随脉冲形状变化的性质,在频域内实现数据信息的最优接收.理论分析了FD-SOC技术的原理.计算机实验仿真了超宽带信道环境下(IEEE 802.15.3a信道模型),基于频域子空间信道估计的FD-SOC超宽带接收机和基于最大似然(ML)信道估计的超宽带Rake接收机的性能,结果显示FD-SOC超宽带接收机具有良好的性能.

温度特征参数提取及其对油纸绝缘频域谱的影响研究

温度是影响介电响应检测结果的重要因素之一,为了将频域介电谱法更好地应用于油纸复合绝缘状态无损检测,在频域介电谱理论的基础上,结合油浸纸板介电响应函数模型对不同温度下实测油浸纸板的频域介电谱进行拟合,并借助有限元仿真方法研究温度对变压器主绝缘结构频域介电谱的影响。结果表明:介电响应函数模型中的特征参数直流电导率σ0和弛豫时间τ与温度的关系满足Arrhenius方程,而温度变化时其他参数基本保持不变;随着温度的升高,油纸绝缘系统的ε′值只在f<1 Hz的中低频段增大,ε″-f曲线整体向高频方向平移,且ε″极小值对应的频率点也向高频方向移动;对于油纸绝缘系统,根据Arrhenius方程通过曲线平移的方法可以较好地消除温度对频域谱测试结果的影响,只在频率f<0.01 Hz的范围内稍有偏差。

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。

油纸不均匀热老化对变压器频域谱的影响研究

油浸式电力变压器内部绝缘结构由于运行工况改变,会导致热老化不平衡的情况。为进一步研究绝缘纸不均匀老化对频域参数的影响,对制备样品进行叠放分组,针对不同老化样品开展多组频域分析,对比得出试品受热不均匀给样品频域谱的作用情况和对试品水分含量评估的作用。结论如下:均匀老化和不均匀老化样品的频域参数在不同组测试时幅值均随着频率的变大而逐渐下降,但在不同频率段内的变化趋势则不尽相同;受样品内部水分的作用,老化均匀样品频域曲线随水分含量的升高趋向于高频方向,介电常数实部、虚部大小伴随纸样品中水分含量升高而变大;绝缘纸受热均匀可对评估样品内部含水量影响较小,而受热不均匀时对测试结果影响较大,不利于含水量评估。

基于频域谱方法测量油纸绝缘设备状态的理论研究与试验分析

本文中作者针对电力变压器油纸绝缘系统的频域谱技术进行了研究。通过对不同结构、不同含水量的油纸绝缘模型进行试验,分析了不同的条件和因素对试验结果的影响。

频域谱技术用于油浸式电力变压器绝缘状态现场诊断

为提高油浸式电力变电器运行的可靠性,本文提出基于频域谱技术的绝缘状态诊断方法。以220 kV变压器为研究对象,通过对比频域谱技术测量法与预防性试验法的测试数据,以验证两种方法对于变压器电容测量结果的一致性。结果显示,频域谱技术可以准确地反映变压器绝缘中的水含量,为绝缘状态诊断提供有价值的参考信息。频域谱技术属于一种无损测试方法,可以有效地进行油浸式电力变压器绝缘状态诊断。

基于频域介电谱曲线分解的氧化锌避雷器老化状态评估

氧化锌避雷器是电力系统的重要组成设备,其老化状态直接关系到对过电压的防护效果,开展氧化锌避雷器的老化状态评估具有重要意义。该文针对氧化锌避雷器内部不均匀老化分布,提出一种基于频域介电谱曲线分解的氧化锌避雷器老化状态评估方法。首先,通过构建氧化锌避雷器介电响应等效电路,研究了氧化锌避雷器频域介电谱分解方法,根据整支避雷器频域介电谱分解可以得到避雷器内部各区域氧化锌阀片的频域介电曲线;其次,利用Havriliak-Negami方程对氧化锌阀片频域介电谱特征参数进行了提取,基于极限学习机建立了氧化锌阀片老化状态评估模型,提出氧化锌避雷器老化评估方法流程;最后,通过多重雷击模拟实验,制备了不同老化状态的氧化锌阀片与避雷器实物样本,对所提老化评估方法进行了分析与验证。结果表明,整支避雷器频域介电谱分解与测试结果的平均误差小于3%,所提方法能够有效地对避雷器频域介电谱进行分解并获取各区域的频域介电谱;针对整支避雷器,该文所提方法对各区域老化状态的评估准确率为93.3%,能够有效地对避雷器进行老化评估。

基于低频高压频域介电谱的XLPE电缆电树枝老化状态评估

应用传统的频域介电谱(FDS)法对10 kV及以上电压等级的交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘进行测试时,存在抗干扰能力差、微电流采集困难等问题。因此该文提出一种基于I/V转换微电流采集装置的FDS测试方法,用于电缆绝缘状态评估。搭建了一套低频-高压FDS测试系统,用于对不同老化程度的电缆试样进行频域介电谱测试,发现对于同一老化程度的电缆而言,随着激励电压的升高,在低频段内表征出的非线性特征越加明显。基于老化电缆的频域介电谱所表征出的非线性现象,该文提出非线性特征参数的概念,以定量的形式对老化电缆所表现出的非线性进行分析。结果表明,随电树枝长度的增加,非线性特征参数以指数形式增大。通过指数函数关系式可以以非破坏性手段对电树枝长度进行预测,实现对电缆绝缘状态的有效评估。

基于频域介电谱的环氧树脂浸渍皱纹纸绝缘受潮状态评估

环氧树脂浸渍皱纹纸(ERICP)绝缘材料被广泛应用于电力设备绝缘,受潮是影响其绝缘状态的重要原因。本文将频域介电谱(FDS)技术用于材料绝缘状态的评估,首先制备不同含水量的ERICP样片并开展FDS测试;然后根据FDS频谱曲线,分析FDS特征参数随含水量的变化规律;最后引入介电模量谱和模量因子,提出ERICP绝缘状态评估方法。结果表明:含水量的变化影响FDS曲线整体变化规律;介电模量能够有效抑制直流电导的影响从而表征内部弛豫过程;ERICP样片的介电模量谱在低频范围内出现了明显的弛豫峰,弛豫峰的特征频率随含水量的增加而升高;介电模量虚部的积分面积可以作为表征ERICP绝缘的特征参量,模量因子与含水量的关系同指数函数具有0.9975的拟合优度。

时变温度下油纸绝缘频域介电谱曲线校正方法研究

频域介电谱(FDS)技术被广泛应用于油纸绝缘电力设备状态诊断中。但FDS在低频段测试时间较长,测试时设备往往处于动态降温过程,所获得的FDS曲线与评估数据库差别较大,使用时变温度FDS曲线进行绝缘状态评估的结果存在一定误差。为将时变温度条件下的FDS曲线校正到恒定温度,该文通过仿真获得套管温度场分布,采用粒子群优化(PSO)算法反演出不同温度下介电弛豫Havriliak-Negami(H-N)模型的特征参数。在此基础上,基于最小二乘法(LS)计算出时变温度条件下每个频点的等效温度,由此实现了曲线校正。结果表明:校正后的曲线与参考温度曲线具有较好的一致性,有助于电力设备绝缘状态的精确评估。

基于频域介电谱测量方法的变压器油纸绝缘评估

本文介绍了频域介电谱方法及X-Y模型,纤维素水分评估结果受X值、Y值、温度的影响,特别受Y值和温度的影响较大;对比了X、Y值的原定义算法和简便算法的差别,结果表明,简便算法不影响评估结果;采用FDS方法结合其他试验对某台变压器进行评估,判断该变压器纤维素含水量较高,滤油后绝缘性能得到了改善。

基于介电频谱特征参数的红壤干旱指标评价研究

为获取红壤含水量对电磁波介电频谱的响应特征,探讨介电频谱特征参数作为红壤干旱评价指标的可行性,以红壤为研究对象,开展不同体积含水量红壤的频域介电谱(FDS)试验,提取介电谱特征曲线积分值,分析介电频谱特征参数与体积含水量的相关性,结合国家《农业干旱等级》标准提出基于介电频谱特征参数的红壤干旱评价指标。结果表明:红壤介电常数实部和虚部均随着介电频谱频率的增大而逐渐减小,两者与体积含水量均呈正相关关系;介电损耗因数随频率变化具有波动性,且体积含水量越小波动性越强,总体呈现出先减小后增大的趋势;通过最小二乘法拟合得到介电频谱特征参数与体积含水量的量化关系,采用细菌觅食算法确定最优的模型系数,拟合精度均大于0.95;基于介电谱特征参数建立红壤干旱指标评价模型,预测值与标准值之间的误差均为±1%左右。该模型能有效地评价红壤干旱程度,可为红壤区域性农业干旱调查、评估及预警提供参考指标。

油纸绝缘加速热老化的频域介电谱特性

为研究变压器油纸绝缘不同老化状态及温度对其频域介电谱（frequency domain spectroscopy，FDS）测量结果的影响，对变压器油浸绝缘纸板试品进行加速热老化试验：测量同一试品不同老化阶段10^-3-10^3Hz范围的FDS，并对某一老化状态试品在不同温度下进行FDS测量，分析试品的tanδ、复电容实部C’和虚部C＇＇及微水含量随老化时间和测量时温度的变化。结果表明：随着热老化时问的延长和测量时温度的升高，试品在较低频率下的tanδ和C”逐渐变大，而较高频率下变化不明显，C＇急剧变化的频率区域向高频方向移动；根据FDS测量结果得到的纸板微水含量在老化阶段前期随着老化时间延长明显变大，后期则相对稳定；评估得出的纸板微水含量受温度影响十分明显，温度较高时得到的微水含量明显偏高。

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。

变压器油纸绝缘频域介电谱特性的仿真与实验研究

变压器油纸绝缘是一种复合电介质,油纸绝缘的老化会引起油纸绝缘体系介电特性的变化。为研究油纸绝缘频域介电谱特性参数与油纸绝缘复合电介质极化过程的关系,以及更好地将频域介电谱技术用于变压器老化状态无损诊断,通过变压器油纸绝缘扩展Debye等效电路模型仿真了绝缘电阻、几何电容以及时间常数分支电路参数的变化对油纸绝缘系统复电容频域介电谱的影响规律,通过频域介电谱实验研究了油纸绝缘系统的复相对介电常数、复电容、介损等参数与油纸绝缘状态和测试温度的关系,并根据电介质极化理论深入分析了油纸绝缘极化参数随频率和温度变化的规律。结果表明,频域介电谱法既可准确评估绝缘纸含水量和油纸绝缘试品老化程度,又能反映油纸绝缘试品的介电性能;用频域介电谱法评估油纸绝缘状态要保证测试温度的同一性。

变压器油纸绝缘状态的频域介电谱特征参量及评估方法

为了区分水分和老化产物对油纸绝缘频域介电特性的影响,进一步将频域介电谱测试方法更好地应用于评估变压器主绝缘的老化状态,本文在实验室中获得了不同水分含量及老化程度油纸绝缘试品的频域介电谱特性曲线,通过分析其变化规律,提出一种采用不同测试频率点对应介质损耗正切tan?为特征参量,以区分水分和老化状态影响的评估方法,并初步给出了各参量与水分含量和老化状态的定量拟合公式。结果表明,tan?在10?3~102Hz范围内随油纸绝缘水分含量增加而增大,而老化程度增加仅影响其在10?3~10?1Hz范围内的值;不同频率点对应的tan?值与水分含量和绝缘纸聚合度的拟合曲线呈现指数函数关系。应用该研究方法对一台现场运行的电力变压器主绝缘绝缘纸的水分含量和聚合度值进行评估,初步验证了该方法的有效性。

采用修正Cole-Cole模型提取油纸绝缘频域介电谱的特征参量方法

为了定量描述变压器油纸绝缘频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)随温度、水分、老化程度等绝缘状态的变化关系,引入了修正Cole-Cole模型研究油纸绝缘的FDS特性,提出采用该模型参量作为油纸绝缘FDS的特征参量,以反映其绝缘性能,并给出了模型的初始值设定方法及优化目标函数。在不同温度下采用三电极测量了油纸绝缘试品的频域介电谱特性,提取了模型的参量并分析其变化规律。结果表明,在10-3～103 Hz频率范围,可以采用单弛豫时间常数的修正Cole-Cole模型来描述油纸绝缘的频域介电谱,该模型将频域介电响应分解为弛豫、直流电导和跳跃电导3个分量的叠加。温度主要影响弛豫分量和直流电导分量,且上述两个分量所对应的时间常量τ和直流电导率σdc随温度变化满足Arrhenius方程。