變壓器絕緣狀態(tài)診斷的回復(fù)電壓方法第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1變壓器絕緣老化絕緣老化 變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行中，由于受到大氣條件和其他物理化學(xué)作用的影響，其絕緣材料的機(jī)械和電氣強(qiáng)度逐漸衰退的現(xiàn)象。影響變壓器絕緣老化的因素磁場(chǎng)電場(chǎng)自然應(yīng)力第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一電力變壓器絕緣老化的診斷技術(shù)1、傳統(tǒng)診斷方法 -局部放電測(cè)量 -油的色譜分析 -油中糠醛含量測(cè)量 -測(cè)量絕緣紙的聚合度2、介質(zhì)響應(yīng)法 -極化和去極化電流 -頻譜分析法 -回復(fù)電壓法第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

為什么選擇回復(fù)電壓法回復(fù)電壓法能夠很好的反映油紙絕緣系統(tǒng)的老化程度等重要信息不需要取絕緣樣品進(jìn)行測(cè)量是一種非破壞性檢測(cè)手段抗干擾能力強(qiáng)，包含信息多第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一 對(duì)高低壓繞組進(jìn)行短路一段時(shí)間以后，將所有的開關(guān)斷開，使其處于開路狀態(tài)，則在短路期間沒有釋放完的束縛電荷又會(huì)在高低壓繞組間形成電壓，此電壓即為回復(fù)電壓。 當(dāng)開關(guān)k1閉合、k2斷開時(shí)，將直流電壓加在變壓器的高低壓繞組之間，高低壓繞組之間會(huì)積累電荷，當(dāng)閉合k2，斷開k1時(shí)，此時(shí)對(duì)高低壓繞組進(jìn)行短路放電。第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一2等效電路模型 Saha等學(xué)者用擴(kuò)展Debye模型對(duì)變壓器的油紙絕緣系統(tǒng)進(jìn)行等效模擬，仿真極化去極化電流曲線，同時(shí)進(jìn)行油紙絕緣系統(tǒng)的極化去極化電流測(cè)試，結(jié)果表明，仿真結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合得很好。 將絕緣油和絕緣紙中的電阻、電容進(jìn)行合并，對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后得到的等效電路模型如圖3.3所示，稱之為擴(kuò)展Debye模型。第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一3回復(fù)電壓的計(jì)算

本文采用三條支路的等效電路模擬絕緣系統(tǒng)。所以回復(fù)電壓和電容電壓之間的關(guān)系為：

圖中各參數(shù)即為等效電路參數(shù)，V1、V2、V3即為電容充放電后的殘余電壓。第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一經(jīng)過電路原理分析求解可得：第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一利用疊加原理可分別求得的值，N值分別為：回復(fù)電壓極化譜計(jì)算公式：第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一 其中： 將模型參數(shù)值代入上述式子，既可繪出回復(fù)電壓極化譜。第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一 仿真得到的回復(fù)電壓極化譜：第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一4模型參數(shù)與極化譜的關(guān)系改變小時(shí)間常數(shù)支路的回復(fù)電壓極化譜：由圖中可以看出，曲線A、B、C主要差異在峰值之前的斜率以及峰值部分。但是峰值過后圖形則趨于平穩(wěn)，這可以理解為，較小時(shí)間常數(shù)的支路，其時(shí)間常數(shù)小，相應(yīng)的其充電電容的剩余電荷對(duì)整個(gè)等效電路的影響也會(huì)在相對(duì)快的時(shí)間內(nèi)結(jié)束。第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一改變中等時(shí)間常數(shù)支路的極化譜： 極化譜A、B、C在峰值前的斜率部分基本重合，峰值及峰值過后部分都存在很大差異。由此可以看出，中等時(shí)間常數(shù)支路對(duì)回復(fù)電壓極化譜的影響比小時(shí)間常數(shù)支路來得靠后，這也是由于它的時(shí)間常數(shù)比之前支路的大而造成的。第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一改變大時(shí)間常數(shù)支路的極化譜： 極化譜A、B、C在峰值前的斜率部分基本重合以及峰值，主要差別在于峰值過后曲線沒有如之前的一樣重合，而是存在很大的差別。由此可以看出，大時(shí)間常數(shù)支路主要影響圖形峰值后的部分。第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一改變絕緣電阻與幾何電容的極化譜：

絕緣電阻高說明變壓器的絕緣性能好，所以曲線A所代表的絕緣性能相比于曲線B將來得好。因此曲線A與曲線B的差異具有一定的代表性。第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

按理論分析，幾何電容代表變壓器內(nèi)部的幾何分布，應(yīng)該會(huì)對(duì)極化譜造成影響。但是由于在公式推導(dǎo)模型參數(shù)時(shí)，幾何電容已經(jīng)被整合，所以改變幾何電容所得的極化譜差異不大。 由上述，大致可以得出，小時(shí)間常數(shù)支路主要影響峰值前部分，中時(shí)間常數(shù)支路只要影響峰值前后部分，大時(shí)間常數(shù)支路主要影響峰值后長(zhǎng)時(shí)間部分。第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一油紙絕緣系統(tǒng)與極化譜的聯(lián)系油處理前后回復(fù)電壓極化譜： 圖中差異主要在峰值前的斜率部分以及峰值，峰值過后圖形基本一致。油的質(zhì)量主要影響模型參數(shù)中的小時(shí)間常數(shù)支路，綜合之前所得結(jié)論，所以峰值前斜率部分存在差異。中等時(shí)間常數(shù)支路主要反映的是絕緣介質(zhì)中紙和油之間的夾層極化，所以絕緣油第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一的改變同樣會(huì)間接的影響它的變化。所以峰值后圖形存在一些差別。 Saha等人得出的油處理前后的極化譜中，除了反應(yīng)了等效電路與圖形的關(guān)系，同時(shí)得出，油的改變使得極化譜第一個(gè)峰值時(shí)間往后推移了，并且說明了這是絕緣性能提高的體現(xiàn)。但是在本文中，峰值時(shí)間差異不明顯，這和本文所采用的模型參數(shù)有關(guān)。第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一 本文所采用的模型參數(shù)為Saha等人所研究的6條支路中前3條大時(shí)間常數(shù)支路，所以小時(shí)間常數(shù)支路的作用沒有得到體現(xiàn)，這也是本文的欠缺之處。Saha等人得出的油處理前后的極化譜：第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一總結(jié)對(duì)等效模型電路模型計(jì)算所得的回復(fù)電壓極化譜中，表1第一條支路主要影響極化譜長(zhǎng)時(shí)間部分，第二條支路則影響中間部分，第三條支路影響前面部分。其本質(zhì)在于時(shí)間常數(shù)的長(zhǎng)短，隨之影響極化和去極化電流。與傳統(tǒng)的電氣測(cè)量方法相比，回復(fù)電壓測(cè)量方法能獲得更詳細(xì)的內(nèi)部絕緣信息，其中回復(fù)電壓極化譜可以估測(cè)變壓器絕緣的具體狀況。第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一等效電路支路數(shù)越多反應(yīng)的絕緣介質(zhì)也會(huì)