基于介电响应技术的油纸绝缘状态评估方法研究

油纸绝缘在使用过程中不可避免发生绝缘状态劣化与老化现象，由此严重影响了油浸电力设备的运行可靠性，因此探索油纸绝缘，尤其对绝缘纸板进行有效的状态评价方法一直是很多研究工作者的研究目标。本项目提出依据电介质极化理论，采用介电响应技术对油纸绝缘整体状态进行诊断与评估，考察实际工作条件（电场、温度）对油纸绝缘状态的影响，进而探索介电响应特性、绝缘纸板含水量、运行条件之间的内在联系，并基于对不同绝缘状态的介质微观变化对比分析，提取表征油纸绝缘状态的介电响应指标参数，并结合变压器典型设计建立油纸绝缘等效集中参数模型，从而建立适合于现场使用的基于介电响应技术的油纸绝缘状况评估方法、流程及标准。本项目的研究结果不仅具有重要的学术意义，且有较高的应用价值。

针对油纸绝缘状态评估问题，本项目提出依据电介质极化理论，采用介电响应技术对油纸绝缘整体状态进行诊断与评估，建立适合于现场使用的基于介电响应技术的油纸绝缘状况评估方法、流程及标准。项目组设计并开发了实验室内油纸绝缘热、电联合老化的老化方法及装置，设计了单层、多层结构的油纸绝缘试品，搭建了三电极结构的介电响应试验装置，可以实现油纸绝缘的在线电-热联合老化试验。通过大量实验，项目组研究了温度、电压、残余电荷、绝缘结构等因素对介电响应特性的影响，并通过模拟真实的设备运行情况，结合COMSOL多物理场仿真研究温度分布对水分和介电响应的影响机理。在介电响应的机理解释方面，项目组利用扩展Debye，Cole-Cole模型及解谱等理论对试验曲线进行解释，研究了模型参数与温度、水分、老化等因素的关系。经过对油纸绝缘介电特性影响因素的研究，发现绝缘结构主要影响PDC的中间部分和FDS的中频段，油纸比例的改变主要影响内部界面极化和夹层界面极化。电压对RVM和FDS曲线的影响成线性，不会影响内部绝缘信息的采集。温度会影响RVM曲线的主时间常数、PDC的电流幅值和FDS的介损幅值，不同温度下的主时间常数满足指数关系。残余电荷对时域的两种方法有较大影响，对FDS基本没有影响，因此，FDS更适用于现场测量。项目组通过20多台变压器、套管及高压互感器的现场实测，修正了所提出的理论模型，并对现场操作流程予以明确。验证了老化、受潮等因素对介电响应的影响规律；针对现场实测遇到的问题，总结了接线方式、残余电荷对FDS的影响情况，并提出了相应的解决措施。提出了基于介电频率响应技术的绝缘状态检测体系和判据，结合实测数据对设备进行了故障诊断和寿命评估，成功应用于工程实际，效果良好。通过对大量现场测试结果的分析，总结了基于介电响应的油纸绝缘状态评估方法、流程及体系。研发出了一套高精度油纸绝缘频域谱测试系统，开发了配套的水分估算软件，并申请相关发明专利。