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油浸式變壓器的安全性是電力系統(tǒng)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(yīng)發(fā)生改變。介質(zhì)響應(yīng)診斷技術(shù)是一種基于絕緣介電響應(yīng)的絕緣檢測方法，由于其無損檢測的特性，是現(xiàn)在變壓器絕緣檢測領(lǐng)域研究的熱點之一。

介質(zhì)響應(yīng)診斷技術(shù)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(yīng)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(zhì)響應(yīng)診斷技術(shù)。

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(jié)構(gòu)的影響，因此需要把油浸絕緣紙的頻譜從油紙絕緣系統(tǒng)的頻譜中提取出來，再根據(jù)油浸絕緣紙頻譜分析變壓器的水分老化狀況。

目前，國內(nèi)外學(xué)者在基于頻域介電譜法的變壓器絕緣檢測領(lǐng)域取得了很多成果，但大部分研究是關(guān)于油浸絕緣紙頻譜與水分、老化、溫度的關(guān)系和已知絕緣結(jié)構(gòu)變壓器的絕緣狀態(tài)分析，對于油浸絕緣紙頻譜的提取方法以及在未知絕緣結(jié)構(gòu)條件下變壓器絕緣狀態(tài)評估的研究較少。研究在未知絕緣結(jié)構(gòu)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(lǐng)域的應(yīng)用，有很大的意義。

華中科技大學(xué)的研究人員通過搭建、測量不同水分條件和絕緣結(jié)構(gòu)油紙絕緣的頻域介電譜，研究了絕緣結(jié)構(gòu)參數(shù)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(jié)構(gòu)參數(shù)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(xiàn)一種無需絕緣結(jié)構(gòu)參數(shù)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(jié)構(gòu)參數(shù)會影響計算的油浸絕緣紙頻譜，用偏離實際值的絕緣結(jié)構(gòu)參數(shù)計算的油浸絕緣紙頻譜大小、形態(tài)都會發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)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(jié)構(gòu)參數(shù)的敏感性逐漸減弱。在高水分條件下，不同絕緣結(jié)構(gòu)參數(shù)計算的油浸絕緣紙頻譜形態(tài)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(jié)構(gòu)參數(shù)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(jié)構(gòu)參數(shù)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(yīng)的油浸絕緣紙頻譜和絕緣結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以實現(xiàn)無需已知絕緣結(jié)構(gòu)參數(shù)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(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)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”。