變壓器絕緣狀態(tài)診斷的回復電壓方法

變壓器絕緣狀態(tài)診斷的回復電壓方法第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1變壓器絕緣老化絕緣老化 變壓器在長期運行中，由于受到大氣條件和其他物理化學作用的影響，其絕緣材料的機械和電氣強度逐漸衰退的現(xiàn)象。影響變壓器絕緣老化的因素磁場電場自然應力第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一電力變壓器絕緣老化的診斷技術(shù)1、傳統(tǒng)診斷方法 -局部放電測量 -油的色譜分析 -油中糠醛含量測量 -測量絕緣紙的聚合度2、介質(zhì)響應法 -極化和去極化電流 -頻譜分析法 -回復電壓法第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

為什么選擇回復電壓法回復電壓法能夠很好的反映油紙絕緣系統(tǒng)的老化程度等重要信息不需要取絕緣樣品進行測量是一種非破壞性檢測手段抗干擾能力強，包含信息多第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一 對高低壓繞組進行短路一段時間以后，將所有的開關(guān)斷開，使其處于開路狀態(tài)，則在短路期間沒有釋放完的束縛電荷又會在高低壓繞組間形成電壓，此電壓即為回復電壓。 當開關(guān)k1閉合、k2斷開時，將直流電壓加在變壓器的高低壓繞組之間，高低壓繞組之間會積累電荷，當閉合k2，斷開k1時，此時對高低壓繞組進行短路放電。第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一2等效電路模型 Saha等學者用擴展Debye模型對變壓器的油紙絕緣系統(tǒng)進行等效模擬，仿真極化去極化電流曲線，同時進行油紙絕緣系統(tǒng)的極化去極化電流測試，結(jié)果表明，仿真結(jié)果和試驗結(jié)果吻合得很好。 將絕緣油和絕緣紙中的電阻、電容進行合并，對模型進行簡化，簡化后得到的等效電路模型如圖3.3所示，稱之為擴展Debye模型。第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一3回復電壓的計算

本文采用三條支路的等效電路模擬絕緣系統(tǒng)。所以回復電壓和電容電壓之間的關(guān)系為：

圖中各參數(shù)即為等效電路參數(shù)，V1、V2、V3即為電容充放電后的殘余電壓。第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一經(jīng)過電路原理分析求解可得：第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一利用疊加原理可分別求得的值，N值分別為：回復電壓極化譜計算公式：第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一 其中： 將模型參數(shù)值代入上述式子，既可繪出回復電壓極化譜。第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一 仿真得到的回復電壓極化譜：第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一4模型參數(shù)與極化譜的關(guān)系改變小時間常數(shù)支路的回復電壓極化譜：由圖中可以看出，曲線A、B、C主要差異在峰值之前的斜率以及峰值部分。但是峰值過后圖形則趨于平穩(wěn)，這可以理解為，較小時間常數(shù)的支路，其時間常數(shù)小，相應的其充電電容的剩余電荷對整個等效電路的影響也會在相對快的時間內(nèi)結(jié)束。第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一改變中等時間常數(shù)支路的極化譜： 極化譜A、B、C在峰值前的斜率部分基本重合，峰值及峰值過后部分都存在很大差異。由此可以看出，中等時間常數(shù)支路對回復電壓極化譜的影響比小時間常數(shù)支路來得靠后，這也是由于它的時間常數(shù)比之前支路的大而造成的。第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一改變大時間常數(shù)支路的極化譜： 極化譜A、B、C在峰值前的斜率部分基本重合以及峰值，主要差別在于峰值過后曲線沒有如之前的一樣重合，而是存在很大的差別。由此可以看出，大時間常數(shù)支路主要影響圖形峰值后的部分。第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一改變絕緣電阻與幾何電容的極化譜：

絕緣電阻高說明變壓器的絕緣性能好，所以曲線A所代表的絕緣性能相比于曲線B將來得好。因此曲線A與曲線B的差異具有一定的代表性。第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

按理論分析，幾何電容代表變壓器內(nèi)部的幾何分布，應該會對極化譜造成影響。但是由于在公式推導模型參數(shù)時，幾何電容已經(jīng)被整合，所以改變幾何電容所得的極化譜差異不大。 由上述，大致可以得出，小時間常數(shù)支路主要影響峰值前部分，中時間常數(shù)支路只要影響峰值前后部分，大時間常數(shù)支路主要影響峰值后長時間部分。第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一油紙絕緣系統(tǒng)與極化譜的聯(lián)系油處理前后回復電壓極化譜： 圖中差異主要在峰值前的斜率部分以及峰值，峰值過后圖形基本一致。油的質(zhì)量主要影響模型參數(shù)中的小時間常數(shù)支路，綜合之前所得結(jié)論，所以峰值前斜率部分存在差異。中等時間常數(shù)支路主要反映的是絕緣介質(zhì)中紙和油之間的夾層極化，所以絕緣油第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一的改變同樣會間接的影響它的變化。所以峰值后圖形存在一些差別。 Saha等人得出的油處理前后的極化譜中，除了反應了等效電路與圖形的關(guān)系，同時得出，油的改變使得極化譜第一個峰值時間往后推移了，并且說明了這是絕緣性能提高的體現(xiàn)。但是在本文中，峰值時間差異不明顯，這和本文所采用的模型參數(shù)有關(guān)。第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一 本文所采用的模型參數(shù)為Saha等人所研究的6條支路中前3條大時間常數(shù)支路，所以小時間常數(shù)支路的作用沒有得到體現(xiàn)，這也是本文的欠缺之處。Saha等人得出的油處理前后的極化譜：第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一總結(jié)對等效模型電路模型計算所得的回復電壓極化譜中，表1第一條支路主要影響極化譜長時間部分，第二條支路則影響中間部分，第三條支路影響前面部分。其本質(zhì)在于時間常數(shù)的長短，隨之影響極化和去極化電流。與傳統(tǒng)的電氣測量方法相比，回復電壓測量方法能獲得更詳細的內(nèi)部絕緣信息，其中回復電壓極化譜可以估測變壓器絕緣的具體狀況。第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一等效電路支路數(shù)越多反應的絕緣介質(zhì)也會