- 頭條這個方法讓你有效評估變壓器絕緣的微水含量2019-07-26 作者：陳群靜、蔡金錠、葉榮 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語福州大學電氣工程與自動化學院的研究人員陳群靜、蔡金錠、葉榮，在2019年第3期《電氣技術》雜志上撰文（論文標題為“基于去極化電量的油紙絕緣變壓器微水含量評估”）指出，變壓器絕緣的微水含量是影響其壽命重要因素之一。本文基于去極化電量和介電響應理論，提取去極化電流始端去極化電量Soil和末端去極化電量Spaper來評估變壓器油紙絕緣的微水含量。首先，比較絕緣油和絕緣紙在不同水分含量下的去極化電流曲線變化；然后，根據去極化電流曲線的介電響應參數辨識結果提取特征量Soil和Spaper，分析結果表明，Soil與Spaper均隨著絕緣油或紙中微水含量的增加呈現指數規律增長。最后，通過實例驗證所提特征量能較好地評估變壓器油紙絕緣的微水含量。
變壓器是電力系統穩定運行所必需的設備，若其發生故障，則將對電網造成巨大的沖擊。絕緣受潮是造成變壓器絕緣發生故障的重要因素。因此，準確診斷變壓器絕緣中的微水含量，對于評估變壓器的絕緣壽命具有重要意義。
目前，診斷變壓器油紙絕緣的微水含量的方法主要有油紙水分平衡曲線法、卡爾費休滴定法和介電響應技術法等。其中，油紙水分平衡法油紙中的水分很難處于平衡狀態，并且容易受到到溫度的影響。卡爾費休滴定法需要對變壓器絕緣紙進行取樣，而這樣做會對變壓器的絕緣狀況造成污染和損壞。
這兩種方法在用于工程實際時受到局限。以介電響應理論為基礎的回復電壓法（RVM）、極化/去極化電流法（PDC）、頻域介電譜法（FDS）則具有一定的工程應用性。其中，PDC法因測試時間短且無損，能夠區分絕緣紙和絕緣油的絕緣狀態，因此得到了廣泛應用。極化/去極化電流對油紙絕緣中的水分含量反映相當敏感，如文獻[3]指出，穩態極化電量Qp-5000、極化電量斜率Kp和水分之間具有很好的線性關系。
文獻[4]指出去極化電流曲線的末端和水分含量之間具有密切關系，但并未區分油或紙中水分對去極化電流的影響，且未提出評估水分的特征量。文獻[5]提出了絕緣紙中微水特征量，但沒有探究絕緣油水分含量的特征量。文獻[6]提出油老化電量Q0和穩態油紙界面極化電量Qo-p作為變壓器老化的特征量，但未研究與微水關聯變化。
鑒于已有研究成果及不足，本文首先比較不同水分含量的去極化電流曲線的變化規律，得到去極化電流隨油中水分和紙中水分的變化規律；然后，基于去極化電流曲線進行介電響應參數辨識，得到不同時間常數的極化支路參數；最后，提取始端去極化電量Soil和末端去極化電量Spaper，通過實例驗證這兩個新的特征量和水分含量之間具有較好的相關性，可用于有效評估油紙絕緣中的微水含量。
圖1 擴展德拜模型電路圖
結論
本文利用時域介電響應和去極化電量的理論，提出了去極化電量Soil與Spaper兩個新的特征量用于評估變壓器絕緣紙和絕緣油中微水含量，并得到如下結論：
1）油中微水含量與去極化電流曲線始端具有較強相關性，紙中水分含量與去極化電流曲線末端具有較強相關性。通過去極化電流曲線的不同時間段的變化，可區分絕緣油和絕緣紙中水分含量的情況。
2）對去極化電流曲線進行介電響應參數辨識，大時間常數與去極化電流曲線末端密切相關；小時間常數與去極化電流曲線始端密切相關。
3）Soil能較好地反映油中微水含量，Soil與油中微水含量存在指數關系，即油中水分含量越大，Soil越大；Spaper能較好地反映紙中微水含量，且Spaper與紙中微水含量也存在指數關系，即紙中微水含量越大，Spaper也越大。
