- 頭條華中科技大學科研人員發表提取變壓器油浸絕緣紙頻譜的新方法2023-03-16 作者：徐晴川、王圣康 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語在變壓器絕緣檢測領域，用頻域介電譜法對變壓器絕緣狀態進行評估，需要根據絕緣結構參數計算出油浸絕緣紙的頻譜，然而待測變壓器的絕緣結構往往是未知的，這極大地制約了頻域介電譜法的現場應用。強電磁工程與新技術國家重點實驗室（華中科技大學電氣與電子工程學院）、脈沖功率技術教育部重點實驗室（華中科技大學）的徐晴川、王圣康、林福昌、李化，在2022年第19期《電工技術學報》上撰文，基于油浸絕緣紙頻譜二階斜率方均根，實現一種無需已知絕緣結構參數的變壓器油浸絕緣紙頻譜的提取方法。 研究人員通過測量不同水分條件和絕緣結構的油紙絕緣樣品的頻域介電譜，根據絕緣結構參數計算油浸絕緣紙的頻譜。他們發現，偏離實際值的絕緣結構參數會影響計算的油浸絕緣紙頻譜的大小和形態，從而使得計算頻譜的二階斜率方均根顯著增大。水分含量越高，影響越小。因此，通過遍歷不同絕緣結構參數計算的油浸絕緣紙頻譜，分析頻譜二階斜率方均根最小值對應的絕緣結構參數和油浸絕緣紙頻譜，可以實現無需已知絕緣結構參數的變壓器油浸絕緣紙頻譜的提取。
油浸式變壓器的安全性是電力系統安全、可靠運行的保證。變壓器主絕緣為油紙絕緣，主要由油浸絕緣紙、絕緣油和撐條組成。在變壓器的運行過程中，由于受潮、熱老化等因素，變壓器油紙絕緣水分含量增加，絕緣性能下降，介電響應發生改變。介質響應診斷技術是一種基于絕緣介電響應的絕緣檢測方法，由于其無損檢測的特性，是現在變壓器絕緣檢測領域研究的熱點之一。
介質響應診斷技術又分為工作在時域的極化去極化電流（Polarization and Depolarization Current, PDC）法和頻域的頻域介電譜（Frequency Domain Spectroscopy, FDS）法兩大類。相較于極化去極化電流法，頻域介電譜法能反映更加豐富的介電響應信息，具備更強的抗干擾能力，同時測試時間也較長。因此，在測試時間限制較少的情況下，頻域介電譜法是一種更熱門的介質響應診斷技術。
用頻域介電譜法評估變壓器的絕緣狀況，測量的是變壓器主絕緣的頻域介電譜。由于油紙絕緣的頻譜會受到絕緣油、絕緣結構的影響，因此需要把油浸絕緣紙的頻譜從油紙絕緣系統的頻譜中提取出來，再根據油浸絕緣紙頻譜分析變壓器的水分老化狀況。
目前，國內外學者在基于頻域介電譜法的變壓器絕緣檢測領域取得了很多成果，但大部分研究是關于油浸絕緣紙頻譜與水分、老化、溫度的關系和已知絕緣結構變壓器的絕緣狀態分析，對于油浸絕緣紙頻譜的提取方法以及在未知絕緣結構條件下變壓器絕緣狀態評估的研究較少。研究在未知絕緣結構條件下變壓器油浸絕緣紙頻譜的提取，對拓展頻域介電譜法在變壓器絕緣檢測領域的應用，有很大的意義。
華中科技大學的研究人員通過搭建、測量不同水分條件和絕緣結構油紙絕緣的頻域介電譜，研究了絕緣結構參數對計算的油浸絕緣紙頻譜的影響，并基于頻譜二次斜率方均根，從一系列不同絕緣結構參數計算的油浸絕緣紙頻譜中判斷最貼近實際情況的油浸絕緣紙頻譜，實現一種無需絕緣結構參數的變壓器油浸絕緣紙頻譜的提取方法。
圖1 變壓器主絕緣和XY模型
圖2 變壓器油紙絕緣模型
圖3 卡爾費休水分滴定儀
他們研究分析認為，絕緣結構參數會影響計算的油浸絕緣紙頻譜，用偏離實際值的絕緣結構參數計算的油浸絕緣紙頻譜大小、形態都會發生變化，甚至出現小于0的情況。隨著水分含量的增加，計算的油浸絕緣紙頻譜對絕緣結構參數的敏感性逐漸減弱。在高水分條件下，不同絕緣結構參數計算的油浸絕緣紙頻譜形態幾乎沒有差異。
另外，用計算的油浸絕緣紙頻譜二階斜率在全頻段的方均根表征頻譜二階斜率整體的幅值。計算所用的絕緣結構參數越接近實際值，計算的油浸絕緣紙頻譜的二階斜率方均根也越小。通過遍歷不同絕緣結構參數計算的油浸絕緣紙頻譜，分析頻譜二階斜率均方根最小值對應的油浸絕緣紙頻譜和絕緣結構參數，可以實現無需已知絕緣結構參數的變壓器油浸絕緣紙頻譜的提取。
本文編自2022年第19期《電工技術學報》，論文標題為“基于頻譜二階斜率方均根的變壓器油浸絕緣紙頻譜提取”。
