一种评估油浸纸绝缘组件的不均匀受潮程度的方法与流程

本发明涉及输电检测技术领域，尤其一种评估油浸纸绝缘组件的不均匀受潮程度的方法。

背景技术：

油浸纸绝缘是电力设备最常用的绝缘材料之一，主要用于油浸式变压器、油浸纸套管和油浸式电容器等设备的绝缘系统中。在110kv及以上电网系统中，油浸纸绝缘所占比例达到93%以上。其中，电容型高压套管作为典型的油浸纸绝缘设备之一，它是电力变压器不可或缺的外部连接组件。不仅具有将绕组引线引出变压器的功能，也承担着支撑与固定引线的作用。资料表明，110kv及以上变压器套管事故在事故总数中占有一定的比例，并且随着电压等级的增高，套管造成事故的比例上升。而变压器套管的故障或损坏不仅会造成变压器停电，且可能会引起套管爆炸造成变压器损毁甚至酿成火灾进一步扩大事故范围。对于油浸纸绝缘套管,水分含量对于绝缘纸老化有明显的加速作用,水分含量越高老化速率越快,绝缘纸聚合度下降速率也明显加快。因此套管的安全、稳定运行直接影响着整个电网的稳定，对其绝缘状态以及受潮模型的诊断与评估意义重大。

目前，对于绝缘纸中水分含量的检测方法有干燥称重法、卡尔—费休法、油浸纸水分平衡曲线法等。前两者测量必须取样破坏设备绝缘，称重法因测量精度低已被卡尔—费休法法替代。油浸纸水分平衡曲线法首先测量油中水分含量，再根据油浸纸水分平衡曲线估算纸中含水量，该方法方便操作且不会伤及设备绝缘，但测量准确性较低。

在现有的利用fds（频域介电谱法）评估油浸纸绝缘含水量方法中，通常将含水量视为等值含水量，且假定水分分布是均匀的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种评估油浸纸绝缘组件的不均匀受潮程度的方法，利用频域介电谱特征峰来评估油纸绝缘不均匀受潮程度，相比现有方法，提高了油纸绝缘受潮评估准确度，且可以得出更详细的受潮状况。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种评估油浸纸绝缘组件的不均匀受潮程度的方法，包括：

步骤s1，将多个均匀受潮的油浸纸绝缘样品以不同方式组合，形成多个受潮不均匀油浸纸样品，并对每个受潮不均匀的油浸纸样品进行频域介电谱测试，得到多个第一介电谱曲线，并建立所述每个第一介电谱曲线与每个受潮不均匀的油浸纸样品的受潮程度的对应关系；

步骤s2，对实际油浸纸绝缘组件进行频域介电谱测试，得到第二介电谱曲线，当所述第二介电谱曲线与所述第一介电谱曲线之一的相似度达到预定要求时，将对应的第一介电谱曲线对应的受潮程度作为所述实际油浸绝缘组件的受潮程度。

在所述步骤s1之前还包括：步骤s0，制作受潮程度不同的多个均匀受潮的油浸纸绝缘样品，并对每个均匀受潮的油浸纸绝缘样品进行频域介电谱测试，得到多个第三介电谱曲线。

在所述步骤s1之后还包括：获得每个叠加组合中的每一个均匀受潮的油浸纸绝缘样品的介电谱曲线的阻抗等效值；根据获得的每一个均匀受潮的油浸纸绝缘样品的阻抗等效值计算每一个叠加组合的介电损耗曲线；并通过所述计算的介电曲线验证步骤s1中得到的第一介电谱曲线的准确性。

其中，不同的均匀受潮的油浸纸绝缘样品的受潮程度不同。

其中，所述油浸纸绝缘组件用于油浸式变压器、油纸套管和油浸式电容器等设备中。

其中，所述步骤s1和步骤s2中进行频域介电谱测试是在40度，输入电压为200v的情况下进行的。

其中，多个均匀受潮的油浸纸绝缘样品组合后的受潮不均匀油浸纸样品的厚度与单个均匀受潮的油浸纸样品的厚度相同。

本发明实施例的有益效果在于：

本发明的实施例通过评估油浸纸绝缘样品的不均匀受潮程度，一方面，提高了油纸绝缘受潮评估准确度，且可以得出更详细的受潮状况；一方面，与干燥称重法相比，本发明可以显著提高测试的精度，并且可以获取具体的水分分布状况；另一方面，与卡尔—费休法相比，本发明可以实现无损测试，对试样或油纸绝缘电力设备无破坏且测试过程便捷快速。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种评估油浸纸绝缘组件的不均匀受潮程度的方法的一个实施例流程示意图。

图2为一种评估油浸纸绝缘组件的不均匀受潮程度的方法的另一个实施例流程示意图。

图3为本发明中不同含水量下的tanδ-f曲线的另一个实施例示意图。

图4为本发明中不同含水量下的c′-f曲线的另一个实施例示意图。

图5为本发明中不同含水量下的c″-f曲线的另一个实施例示意图。

图6为本发明中等效含水量2%的tanδ-f特性曲线的另一个实施例示意图。

图7为本发明中等效含水量3%的tanδ-f特性曲线的另一个实施例示意图。

图8为本发明中等效含水量4%的tanδ-f特性曲线的另一个实施例示意图。

图9为本发明中双层油纸绝缘等值电路图的另一个实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行举例说明。

图1为本发明的一种评估油浸纸绝缘组件的不均匀受潮程度的方法的一个实施例的流程示意图。本发明适用对象为油浸式变压器、油纸套管和油浸式电容器等设备的绝缘系统。

步骤s1，将所述多个均匀受潮的油浸纸绝缘样品以不同方式组合，形成多个受潮不均匀油浸纸样品，并对每个受潮不均匀的油浸纸样品进行频域介电谱测试，得到多个第一介电谱曲线，并建立所述每个第一介电谱曲线与每个受潮不均匀的油浸纸样品的受潮程度的对应关系。

步骤s2，对实际油浸纸绝缘组件进行频域介电谱测试，得到第二介电谱曲线，当所述第二介电谱曲线与所述第一介电谱曲线之一的相似度达到预定要求时，将对应的第一介电谱曲线对应的受潮程度作为所述实际油浸绝缘组件的受潮程度。

图2为本发明的一种评估油浸纸绝缘组件的不均匀受潮程度的方法的另一个实施例的流程示意图，所述方法可包括：

步骤s0，制作受潮程度不同的多个均匀受潮的油浸纸绝缘样品，并对每个均匀受潮的油浸纸绝缘样品进行频域介电谱测试，得到多个均匀受潮的油浸纸绝缘样品的介电谱曲线。

步骤s1，将所述多个均匀受潮的油浸纸绝缘样品以不同方式组合，形成多个受潮不均匀油浸纸样品，并对每个受潮不均匀的油浸纸样品进行频域介电谱测试，得到多个第一介电谱曲线，并建立所述每个第一介电谱曲线与每个受潮不均匀的油浸纸样品的受潮程度的对应关系；

步骤s11，获得每个叠加组合中的每一个均匀受潮的油浸纸绝缘样品的介电谱曲线的阻抗等效值，根据获得的每一个均匀受潮的油浸纸绝缘样品的阻抗等效值计算每一个叠加组合的介电损耗曲线，并通过所述计算的介电曲线验证步骤s1中得到的第一介电谱曲线的准确性。

步骤s2，对实际油浸纸绝缘组件进行频域介电谱测试，得到第二介电谱曲线，当所述第二介电谱曲线与所述第一介电谱曲线之一的相似度达到预定要求时，将对应的第一介电谱曲线对应的受潮程度作为所述实际油浸绝缘组件的受潮程度。

下面结合具体的一个实例，对本发明的油浸纸绝缘组件的受潮程度评估方法做一个详细的说明。

在步骤s0中，可制备初始含水量为：干燥（dry）、1%、2%、3%、4%、5%、6%的均匀受潮的油纸单元叠层试样。其中含水量为6%为人工加湿得到的，运行中的设备通常不会受潮如此严重，目的是为了观测含水量较大时水分变化规律是否与含水量较低时有较好的一致性，为评估曲线提供更多的数据点以提高拟合精度。获取不同含水量（<0.5%、1%、2%、3%、4%、5%与6%）的单元叠层油浸纸试品，进行频域介电谱测试，频带范围为1mhz~5khz，测试温度为40℃，测试电压峰值为200v。获得的介电谱曲线如图3、图4与图5所示。

在步骤s1中，利用以上的均匀受潮样品组合成不均匀受潮的油纸绝缘样品，并进行频域介电谱测试，获取不同的不均匀度对应的介电谱曲线。作为举例，可将电缆纸单元叠层重新组合为等效含水量为2%、3%、4%的单元叠层且保持与组合前的单元叠层的厚度，具体组合如表1所示。不均匀受潮程度n定义为局部含水量与等效含水量的偏差程度，n值越大，则受潮越不不均匀，如下式

(1)

表1单元叠层油浸纸试品等效含水量

对以上三类不均匀受潮试品在40℃下进行频域介电谱测试（测试电压200v），测试结果分别如图6、图7与图8所示。

在步骤s11，使用步骤s0中的均匀含水量的频域介电谱来替代步骤s1的不均匀受潮试品中均匀的部分的频域介电谱。由于厚度加倍，计算时电容量需要翻倍，根据复合介质的等效极化、损耗参数计算，使用双层串联模型来对之间试验结果进行对比。均匀含水量的频域介电谱的介电响应测试所得阻抗z可由r、c并联等效电路表示，如下式

(2)

依据图9等效电路模型，将单层不同的含水量的rc等效电路参数代入公式(3)可得双层油纸绝缘的组合时由不均匀引起界面极化损耗tanδ-f曲线。

(3)

(4)

(5)

将计算所得的tanδ-f曲线与不均匀受潮油纸样品所测出的频域介电谱曲线进行对比，曲线重合度最高时，即可通过查类似于表1的含水量及受潮程度对应表格得出该油纸绝缘样品的不均匀受潮程度。

最后，在步骤s2，即可根据实际油浸纸绝缘组件获得的介电谱曲线与不均匀受潮样品的介电谱曲线的相似程度来判断实际的油浸纸绝缘组件的受潮程度。

综上所述，本发明的实施例通过一种评估油浸纸绝缘组件的不均匀受潮程度的方法，一方面，提高了油纸绝缘受潮评估准确度，且可以得出更详细的受潮状况；一方面，与干燥称重法相比，本发明可以显著提高测试的精度，并且可以获取具体的水分分布状况；另一方面，与卡尔—费休法相比，本发明可以实现无损测试，对试样或油纸绝缘电力设备无破坏且测试过程便捷快速。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。