极化去极化电流法和回复电压法融合的油纸绝缘老化状态评估

提高电力变压器尤其是运行20年以上变压器的安全运行水平，已经成为电力行业和相关研究部门的关注热点和迫切需要解决的技术难题。基于时域介电响应原理的回复电压法（RVM）和极化去极化电流法（PDC）具有操作简单、测量便捷省时、携带绝缘信息丰富等特点，逐渐应用于变压器油纸绝缘状态评估领域。然而，目前国内外学者对时域介电响应的研究仅限于应用单一的时域介电响应测量技术评估绝缘纸板水分含量和绝缘油电导率，在综合运用两种时域介电响应测量技术评估绝缘老化状态方面的研究鲜见报道。若将两种时域介电响应测量方法进行融合，研究RVM和PDC测量结果的相互转换技术，不但可以丰富特征参量，提高绝缘状态评估的准确性，还可以缩短现场测量时间、减少变压器长时间停运带来的经济损失，具有重要的学术研究价值与工程应用前景。 本文采用电路原理分析手段，将PDC和RVM的测量结果通过扩展Debye模型进行联系，利用Matlab语言编写了时域介电响应分析软件；设计了相关实验，通过对测量得到极化去极化电流提取时域介电特征参量，研究了老化程度、温度和换油操作对时域介电特征参量的影响；利用不同老化程度下时域介电特征参量的变化规律，提出了定性评判变压器主绝缘老化状态的判据，最后结合变压器主绝缘实体模型和现场实际变压器的测量结果对该方法的有效性进行验证。论文取得的主要成果如下： ①基于变压器油纸绝缘扩展Debye模型实现了时域介电响应测量技术PDC和RVM的融合，通过实测PDC数据推导计算RVM曲线，提取了包括极化谱、绝缘电阻、绝缘电导率等在内的10个时域介电特征参量。并设计时域介电响应图形用户界面，简化数据处理过程，为形成仪器终端用于工程实践做前期准备。 ②油纸绝缘热老化时间对PDC测试结果影响较大，由其计算得到的时域介电特征参量反应老化程度较为灵敏，尤其是极化谱（IPS），随着老化程度的增加，逐渐从单峰值特征发展为双峰值特征，老化末期与初期的极化谱形状有明显区别。 ③换油操作和测试温度对时域介电特征参量影响较大，换油前后极化谱形状差异明显；油纸绝缘老化末期的极化谱随温度的升高，逐渐左移，峰值对应充电时间减小，并出现双峰值特征。 ④根据时域介电特征参量随老化程度的变化规律，提出了定性评判变压器油纸绝缘老化状态的判据，初步实现了变压器主绝缘系统老化状态的定性评估。