一种电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法与流程

本发明涉及电力变压器，具体而言，涉及一种电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法。

背景技术：

1、电力变压器是电力系统中电能传输和能量转换的核心电力设备，在110kv及以上电压等级电网中，油浸式电力变压器广泛应用。在实际运行过程中，油浸式电力变压器绝缘系统会受到电应力、热应力和环境因素等影响而逐渐劣化，使得油箱中水分、酸性产物等逐渐增多，绝缘系统老化易引起电力变压器绝缘性能下降，甚至诱发绝缘失效，严重威胁变压器和电力系统的安全稳定运行。因此，对变压器绝缘系统可靠度进行有效判定，对保证变压器安全稳定运行意义重大。

2、电力变压器的绝缘系统包括绕组、引线和套管等部件，绝缘系统的可靠度是由各部件共同决定的，彼此之间相互关联。为了评估电应力、热应力和环境因素对绝缘系统的影响，通常搭建老化箱，将绝缘系统置于老化箱中进行试验，以探究绝缘系统健康指数与影响因素之间的函数关系。然而，现有老化箱在老化试验过程中需要多次打开箱盖取出引线，测量其断裂伸长保留率，每一次开盖都会对老化箱内的油温和含水量产生影响，从而造成评估模型准确度不高，导致对绝缘系统健康状态的评估带来偏差。此外，现有评估模型没有充分考虑变压器负荷水平、运行环境、局部放电等因素对评估造成的影响，考虑的因素不够全面，存在较大改善空间。

技术实现思路

1、本发明的目的在于一种电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法，解决了现有技术中电力变压器绝缘系统的评估模型准确度不高的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电力变压器绝缘系统健康状态评估方法，包括如下步骤：s100，搭建电力变压器绝缘系统的老化箱，将多组绝缘系统放入不同老化箱内进行加速老化处理，所述绝缘系统包括按照实际结构连接的绕组绝缘、引线绝缘和套管绝缘；s200，在不同老化温度和时间下，利用试验仪器对所述绕组绝缘、引线绝缘和套管绝缘分别进行fds频域谱试验、拉伸试验和热点温度试验，根据各试验结果计算获得健康指数hi1、健康指数hi2和健康指数hi3；s300，根据电力变压器的状态量信息，构建基础评估模型，所述状态量信息包括预期寿命、投运年份、负荷水平和运行环境；s400，根据所述基础评估模型，并结合健康指数hi1、健康指数hi2和健康指数hi3，计算绝缘系统的综合评估模型；s500，获取待评估变压器的历史记录数据，对所述综合评估模型进行修正，获得最终评估模型；s600，实时获取电力变压器运行数据，并输入所述最终评估模型中，获得电力变压器绝缘系统健康状态评估结果。

3、作为优选方案，在步骤s100中，所述老化箱包括箱体、绕组、引线、套管、储油箱、温控器、介电频谱仪、终端机、多路温度测试仪、拉力装置和真空泵，所述绕组、引线和套管依次连接，且所述绕组和引线设于箱体内部，所述套管固设于箱体上部，所述箱体内部灌装有绝缘油，其侧部设有进油口、出油口和抽气口，所述储油箱进口与出油口相连通，其出口通过油泵与进油口相连，且所述储油箱内部设有加热管，所述加热管通过温控器与终端机电性连接，所述抽气口连接有真空泵，所述介电频谱仪一端与绕组连接，另一端与终端机相连，所述多路温度测试仪输入端与套管和引线相连，其输出端连接于终端机，所述拉力装置设于箱体侧壁，用于对引线进行拉伸试验，以获得引线绝缘的断裂伸长保留率。

4、作为优选方案，所述拉力装置包括设于电机、第一齿条、第二齿条、驱动齿轮、连杆组件和锁紧套，所述电机固设于箱体外壁，且其输出端连接有输出轴，所述输出轴穿过箱体壁面且其端部连接有驱动齿轮，所述第一齿条和第二齿条位于驱动齿轮两侧并与其啮合连接，且所述第一齿条和第二齿条均通过导轨与箱体内壁滑动连接，所述第一齿条和第二齿条端部分别通过连杆组件连接有锁紧套，所述引线包括引线绝缘体和内绞线，所述锁紧套用于插入引线绝缘体和内绞线之间并夹住引线绝缘体；所述连杆组件包括处于同一水平面上的竖杆、横杆和夹头杆，所述竖杆一端与第一齿条或第二齿条固定连接，另一端与横杆端部连接，所述横杆另一端部连接有夹头杆，所述夹头杆另一端部与锁紧套固定连接；上下两个所述夹头杆之间设置有压力传感器，所述压力传感器两端通过拉绳分别连接在两个夹头杆上，且在上下两个所述夹头杆之间对应位置设置有距离传感器。

5、作为优选方案，所述锁紧套包括锁套体、外锁套和内撑管，所述锁套体侧部与夹头杆端部固定连接，所述内撑管一端部固设于锁套体端部，其另一端用于插入引线绝缘体和内绞线之间，所述外锁套一端部伸入锁套体内部并与其螺纹连接，且其另一端部内壁厚度从外至内均匀递增，用于夹住引线绝缘体。

6、作为优选方案，根据拉伸试验的试验结果，计算获得健康指数hi2，包括如下步骤：在不同老化温度和老化时间下，对引线绝缘进行拉伸试验，获得多组断裂伸长保留率；建立不同老化温度下，断裂伸长保留率与老化时间的关系图；采用多元非线性回归法，对所述关系图进行拟合，获得回归函数m；将断裂伸长保留率下降为50%作为引线绝缘的失效临界值，则健康指数hi2=（50/m）。

7、作为优选方案，所述基础评估模型的计算公式如下：

8、；

9、；

10、上式中，为基础评估模型的健康指数，为设备初始健康指数，b为老化系数，为当前年份，为设备投运年份，为原始预期使用寿命，为负荷修正因子，为环境修正因子。

11、作为优选方案，所述绝缘系统的综合评估模型hicom为：

12、上式中，为常数，其取值与的大小相关。

13、作为优选方案，所述历史记录数据包括设备投运时间t，铁芯接地电流i，变压器外观等级l，套管可靠等级r，冷却方式、有无家族缺陷、故障缺陷次数n，有无近区短路，有无局部放电；则对所述最终评估模型的健康指数h为：

14、

15、上式中，为综合评估模型的健康指数，为综合修正因子，为第m个历史记录数据的修正因子。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过将绕组、引线和套管全部置于老化箱内，并按照实际结构串联，分别对绕组、引线和套管进行fds频域谱测试、拉伸试验和热点温度试验，获得对应的健康指数，再结合基础评估模型构建综合评估模型，最后再根据变压器的历史记录数据对综合评估模型进行修正，获得最终评估模型，该模型充分考虑变压器负荷水平、运行环境、局部放电等因素，符合变压器实际运行状态，提高了对绝缘系统可靠度评估的准确性。而且，采用拉力装置对老化箱内的引线进行拉伸试验，无需打开老化箱，将引线拿到外部检测，避免了由于频繁打开箱盖导致的油温和含水量偏差，进一步提高了模型的准确性以及试验的简便性。

技术特征：

1.一种电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法，其特征在于，在步骤s100中，所述老化箱包括箱体、绕组、引线、套管、储油箱、温控器、介电频谱仪、终端机、多路温度测试仪、拉力装置和真空泵，所述绕组、引线和套管依次连接，且所述绕组和引线设于箱体内部，所述套管固设于箱体上部，所述箱体内部灌装有绝缘油，其侧部设有进油口、出油口和抽气口，所述储油箱进口与出油口相连通，其出口通过油泵与进油口相连，且所述储油箱内部设有加热管，所述加热管通过温控器与终端机电性连接，所述抽气口连接有真空泵，所述介电频谱仪一端与绕组连接，另一端与终端机相连，所述多路温度测试仪输入端与套管和引线相连，其输出端连接于终端机，所述拉力装置设于箱体侧壁，用于对引线进行拉伸试验，以获得引线绝缘的断裂伸长保留率。

3.根据权利要求2所述的电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法，其特征在于，所述拉力装置包括电机、第一齿条、第二齿条、驱动齿轮、连杆组件和锁紧套，所述电机固设于箱体外壁，且其输出端连接有输出轴，所述输出轴穿过箱体壁面且其端部连接有驱动齿轮，所述第一齿条和第二齿条位于驱动齿轮两侧并与其啮合连接，且所述第一齿条和第二齿条均通过导轨与箱体内壁滑动连接，所述第一齿条和第二齿条端部分别通过连杆组件连接有锁紧套，所述引线包括引线绝缘体和内绞线，所述锁紧套用于插入引线绝缘体和内绞线之间并夹住引线绝缘体；

4.根据权利要求3所述的电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法，其特征在于，所述锁紧套包括锁套体、外锁套和内撑管，所述锁套体侧部与夹头杆端部固定连接，所述内撑管一端部固设于锁套体端部，其另一端用于插入引线绝缘体和内绞线之间，所述外锁套一端部伸入锁套体内部并与其螺纹连接，且其另一端部内壁厚度从外至内均匀递增，用于夹住引线绝缘体。

5.根据权利要求1所述的电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法，其特征在于，根据拉伸试验的试验结果，计算获得健康指数hi2，包括如下步骤：

6.根据权利要求1所述的电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法，其特征在于，所述基础评估模型的计算公式如下：

7.根据权利要求1所述的电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法，其特征在于，所述绝缘系统的综合评估模型hicom为：

8.根据权利要求1所述的电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法，其特征在于，所述历史记录数据包括设备投运时间t，铁芯接地电流i，变压器外观等级l，套管可靠等级r，冷却方式、有无家族缺陷、故障缺陷次数n，有无近区短路，有无局部放电；

技术总结
本发明提出了一种电力变压器绝缘系统的健康状态评估方法，包括：搭建老化箱，将绝缘系统放入老化箱内加速老化；利用试验仪器对绕组绝缘、引线绝缘和套管绝缘分别进行FDS频域谱试验、拉伸试验和热点温度试验，根据各试验结果计算获得健康指数HI1、HI2和HI3；根据电力变压器的状态量信息，构建基础评估模型；根据基础评估模型，并结合健康指数HI1、HI2和HI3，计算绝缘系统的综合评估模型；获取待评估变压器的历史记录数据，对综合评估模型进行修正，获得最终评估模型；实时获取变压器运行数据，输入最终评估模型，获得评估结果。本发明充分考虑变压器负荷水平、运行环境、局部放电等因素，符合变压器实际运行状态，提高了对绝缘系统健康状态评估的准确性。

技术研发人员：孙杨,陈操,艾丽娜,王海龙
受保护的技术使用者：北京智盟信通科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16