頻域介電譜（FDS）和水分含量之間的映射關(guān)系使得可以有效地評估油紙的絕緣狀態(tài)，并通過使用一定量的油灰直接評估絕緣的老化和濕度。頻域中，建議在特征頻域中使用介電損耗的積分值。為絕緣狀態(tài)評估的特征參數(shù)，不同的老化和濕度水平對頻域介電譜和頻域介電損耗積分譜的影響及其變化經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究。
　　果表明，與油膜絕緣層中的介電損耗相比，頻域介質(zhì)損耗的積分譜對油紙絕緣層中的老化和水分更敏感，約為10-3至102 Hz。域。著油紙絕緣層的老化和水分的增加，介電損耗積分均呈上升趨勢，曲線具有飽和值。電損耗的積分值使得可以定量評估油紙絕緣狀態(tài)。絕緣體的老化相比，它在102 Hz時(shí)在10-3的范圍內(nèi)，對濕度更敏感，并且其頻域介電損耗的積分值更大。此，本文提出的全頻譜頻率介電損耗譜方法為變壓器隔離狀態(tài)的定量評估提供了新的研究思路。為能量傳輸和分配的中央和中央設(shè)備，電力變壓器直接影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。壓器是油和紙絕緣系統(tǒng)的組合，在長期不間斷運(yùn)行期間會受到各種限制，例如電，熱，濕度和機(jī)械振動(dòng)[2-3] ]，引起絕緣材料的水分和老化，導(dǎo)致油紙微觀絕緣?；蛽p耗的結(jié)構(gòu)和特性會發(fā)生變化。此，通過測量油紙絕緣系統(tǒng)的介電響應(yīng)特性的演變，可以評估油紙絕緣系統(tǒng)的老化條件[4]。為用于油紙絕緣老化診斷的非破壞性電測量方法，環(huán)境響應(yīng)方法具有現(xiàn)場測試和現(xiàn)場測量的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)電壓源的不同，可以分為在時(shí)域中測量介質(zhì)響應(yīng)的方法和在介質(zhì)中測量頻率響應(yīng)的方法。

　　域主要包括恢復(fù)電壓（RVM）[5-6]和極化的測量。化和去極化電流（PDC）[7]，頻域響應(yīng)方法主要包括頻域光譜法（SDS）[8-11]。域介電譜用于通過測量電場下油紙絕緣的介電損耗因子，復(fù)電容和復(fù)介電常數(shù)來評估油紙絕緣的絕緣狀態(tài)。有頻率變化的交流低壓[7]。究表明，頻域介電特性的不同頻率段包含有關(guān)絕緣油和紙張的不同信息，通過分析曲線各部分的變化規(guī)律，可以看出曲線段之間的關(guān)系。紙絕緣系統(tǒng)的狀態(tài)用于診斷變壓器的油紙絕緣。狀目前，國內(nèi)外研究人員已在頻域上對電介質(zhì)光譜學(xué)進(jìn)行了廣泛的研究，例如，在文獻(xiàn)[8]中，絕緣老化對現(xiàn)場電介質(zhì)光譜特征量的影響頻率。
　　數(shù)的虛部增加，介電損耗增加并且在低頻帶中具有最大值。獻(xiàn)[9]研究了水分含量對頻域介電譜的影響。果表明，復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部都隨著水分含量的增加而增加；至于老化，復(fù)介電常數(shù)的虛部是在低頻段出現(xiàn)峰值損耗。
　　[10]中，復(fù)數(shù)介電常數(shù)的實(shí)積分和虛積分被用作評估特征頻域中絕緣板水分含量以及介電特性參數(shù)之間功能關(guān)系的特征參數(shù)。定了絕緣板的頻域和含水量。[10]但是，以上研究均基于頻域介電譜與水分含量之間的映射關(guān)系來評估油紙隔離狀態(tài)，并且沒有方法使用頻域的介電特性直接評估絕緣的老化和濕度。了在頻域中通過介電譜定量評估油紙隔離系統(tǒng)，本文對頻域中介電譜的介電損耗值進(jìn)行積分，以獲得介電損耗的積分值（Stanδ）在不同的頻率下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究Stanδ作為頻率的函數(shù)。的法律建議使用頻域中介電損耗的積分譜來評估油紙的絕緣狀態(tài)。域介電譜法是一種研究特征頻域中絕緣電介質(zhì)的極化和損耗的方法。圖1中示出了測量電路。1的等效絕緣電路是等效于擴(kuò)展德拜模型的電路，每組RC分支代表不同的弛豫過程，從而使得可以有效地模擬介電響應(yīng)特性。紙絕緣。中Rg是油紙絕緣系統(tǒng)的絕緣電阻，C0是幾何電容，Rpn和Cpn是電阻值和不同弛豫時(shí)間的電容值。據(jù)公式（2）和公式（3），可以計(jì)算出不同頻率下的特征量，電纜例如復(fù)電容和介電損耗[11]。些特征量與頻率的函數(shù)是介電譜頻域。域介電譜通常通過估計(jì)水分含量和電導(dǎo)率參數(shù)來評估變壓器油紙的絕緣狀態(tài)。過將測得的FDS曲線調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室曲線，可以估算油紙絕緣層的水分含量，并將其用作判斷絕緣狀態(tài)的重要依據(jù)。于調(diào)整曲線與實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)際曲線不兼容，因此無法通過頻域的介電譜準(zhǔn)確地分析含水量。此，本文建議使用特征頻域段中介電損耗的積分值作為評估絕緣狀態(tài)的特征參數(shù)。文檔中定義的積分介電損耗值是指在每個(gè)頻率點(diǎn)之間的每個(gè)頻率點(diǎn)中，最大頻率（f = 103 Hz）附近的區(qū)域以及介電損耗曲線所界定的區(qū)域。參考點(diǎn)。得不同頻率段中介電損耗的積分值，并在頻率變化曲線（稱為頻域積分介電損耗譜）中調(diào)整不同頻率點(diǎn)及其對應(yīng)的積分介電損耗值。
　　域介電譜的頻率段[fmin，fmax]被平均分為n個(gè)頻率點(diǎn)fn（n≥1）。n， ∞的情況下，Stanδn接近真實(shí)表面，fmax是測得的頻域范圍的最大值，函數(shù)的值（tanδn）兼顧了介電損耗和頻率特性，以便可以更有效地反映結(jié)果。緣的當(dāng)前狀態(tài)。以看出，積分介電損耗值Stanδn的物理意義是頻帶中的介電損耗值乘以頻率差。一定頻率下的介電損耗值相比，積分損耗譜頻域電介質(zhì)可以反映某個(gè)頻域段。電損耗的累積值可以有效地反映油紙絕緣系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)。用IDAX300介電譜測量儀在頻域上對油紙隔離測試樣品進(jìn)行SDS測試，并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化以擴(kuò)展等效電路模型。Debye [12-14]。15]中使用的方法用于識別等效電路參數(shù)。過等效介電響應(yīng)電路參數(shù)即方程式（3）來模擬函數(shù)φ的表達(dá)式。據(jù)公式（4）計(jì)算積分介電損耗值，并在積分介電損耗隨頻率變化的函數(shù)曲線中調(diào)整n個(gè)頻率和相應(yīng)的積分介電損耗值，這是頻率下介電損耗的積分譜。域。過上述積分方法獲得的頻域介電損耗的積分譜示于圖3。圖3中可以看出，頻域中介電損耗的積分譜可以反映一定頻域中介電損耗的累積值，并且變化規(guī)律包括介電損耗累積值的兩個(gè)特征。及相對于頻域的某個(gè)頻率段中的頻率。頻譜僅反映特定頻率下的介電損耗值，因此全頻譜頻率的介電損耗頻譜包含有關(guān)油紙絕緣層的老化狀態(tài)和曲線的更多信息具有更適合作為診斷特征量的飽和特性。好地反映油紙絕緣系統(tǒng)的老化狀況。了獲得絕緣子的老化和濕度隨頻率變化的介電損耗積分譜的變化規(guī)律，本文研究了油紙絕緣子的老化和濕度對特征尺寸的影響。試材料選自長城牌25號變壓器絕緣油和0.5mm厚的普通絕緣紙。先，將0.5mm厚的絕緣紙制成直徑130mm的圓形板，每5組準(zhǔn)備3組，然后在干燥箱中干燥。6℃下干燥6小時(shí)，然后取出并置于空氣中進(jìn)行抽吸。水分含量為2％時(shí)，倒入三套直徑為200 mm的容器中，并向三套容器中注入全新的長城25變壓器絕緣油，油/紙比為大約20：1，然后將容器密封。得三組測試樣品，然后將三組油紙樣品放入溫度控制精度為0.01°C和溫度為0.01°C的恒溫老化箱中。130℃進(jìn)行加速熱老化測試，并以固定間隔[16]進(jìn)行采樣?；瘯r(shí)間分別設(shè)定為35天，49天和63天。加速老化過程中，應(yīng)定期取樣1個(gè)樣品，并使其冷卻至30°C，以便在不同的測試溫度下針對不同的年齡進(jìn)行SDS測試?；瘶悠返闹苽淞鞒虉D如圖2所示。于實(shí)際變壓器中的水分含量通常小于5％，因此測試樣品也必須小于該值。初設(shè)計(jì)的絕緣紙的含水量分別為1％，3％和3.7％。先將三套絕緣紙?jiān)?20°C的干燥箱中放置6小時(shí)，然后在空氣中吸收水分，以使絕緣紙包含1％（干紙），3％，3，濕度為7％，然后將三套絕緣紙?jiān)诔跏紶顟B(tài)下放入相同的新油中，以形成紙和紙絕緣測試樣品。30°C的恒定溫度下，在相同溫度下對樣品中的水分進(jìn)行SDS測試[17]。圖5中示出了制備不同含水量樣品的流程圖。5.為了方便進(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室測試，已設(shè)計(jì)了圖6中所示的實(shí)驗(yàn)測量設(shè)備，包括IDAX300頻域介電譜測試儀，三電極測量系統(tǒng)，培養(yǎng)箱，開關(guān)高壓控制，數(shù)據(jù)線和PC。圖6中，H表示電壓施加端子，L表示電流測量端子，G表示接地端子。驗(yàn)測試頻率為0.1 m至1 kHz，測試溫度為30°C，測試電壓為140V。

　　過上述測量系統(tǒng)獲得FDS測量數(shù)據(jù)。后根據(jù)圖5所示的計(jì)算過程得到頻域中介電損耗的積分譜。本文中，根據(jù)老化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，制備了三組樣品，其老化時(shí)間分別為35天，49天和63天。三組樣品進(jìn)行SDS測量，并且在不同的老化周期下獲得的樣品的頻域中的介電譜示于圖5中。8.從圖8可以看出，電纜在10-2至103 Hz的范圍內(nèi)，tanδ隨著老化時(shí)間的增加而增加，這表明介質(zhì)的極化損失和電導(dǎo)率損失顯著增加。著絕緣子的老化和頻域中的介電譜曲線的變化，這種變化變得顯著。變化反映了絕緣性能的降低：該曲線表明轉(zhuǎn)折點(diǎn)約為10 Hz，但此特性并不明顯，仍然需要通過曲線擬合來估算水分含量，以估算絕緣狀態(tài)（在10-4至10-2 Hz的范圍內(nèi)）。頻域中，介電譜的值相對接近，并且對周圍的環(huán)境因素（例如溫度和電磁干擾）敏感，并且不利于使用特征值診斷絕緣狀態(tài)。了獲得更好的診斷規(guī)則，本文獻(xiàn)根據(jù)圖7所示的計(jì)算方法對介電損耗曲線進(jìn)行積分，以便獲得頻域中的介電損耗的全譜，如圖9所示。圖9中可以看出，介電損耗的積分值首先增加，然后趨于穩(wěn)定。際上，積分值是介電損耗乘以頻率差。高頻帶中，介電偏壓不足，介電損耗的值小，頻率差也小，介電損耗的積分值??；較小，使得電源具有使絕緣介質(zhì)極化所需的時(shí)間，介電損耗值較大，并且頻帶差也增大，從而介電損耗的積分值逐漸增大。頻率增加到100 Hz時(shí)，兩者的乘積基本上保持恒定，即在102 Hz時(shí)在10-3的范圍內(nèi)，Stanδ趨于飽和。值可以更好地用于區(qū)分絕緣狀態(tài)的變化：在相同頻率下，介電損耗的積分值Stanδ隨著老化程度的增加而增加。過比較tanδ和Stanδ的頻域頻譜，可以知道特性量更易于評估油紙絕緣系統(tǒng)的老化狀態(tài)。緣板在老化過程中會產(chǎn)生水分。分子不僅容易分解成導(dǎo)電離子，而且還分解成強(qiáng)力的極性分子，這對油紙絕緣的極化和損耗特性有很大的影響[18-19]。了研究水對頻域特征量的影響，選取了三組濕度不同的絕緣樣品：三組絕緣紙的含水量分別為1％ ，3％和3.7％，然后是三個(gè)絕緣系列。同一絕緣油的FDS測試中，圖10顯示了在不同水分含量下樣品頻域的介電譜。圖10可以看出，絕緣油的介電損耗值在相同的頻率下，紙張隨著水分含量的增加而增加。1至103Hz的范圍內(nèi)，介電損耗頻域的頻譜變化不明顯，并且難以獲得不同的水分含量。去了頻域頻譜變化之間的關(guān)系，因此無法準(zhǔn)確評估油紙絕緣系統(tǒng)的水分含量。

　　本文中，通過對介電損耗曲線進(jìn)行積分，獲得了頻域中介電損耗的積分譜，如圖5所示。圖11中可以看出，介電損耗的積分值的變化規(guī)律具有與老化相似的特性，并且在頻率降低時(shí)先增大然后穩(wěn)定。10-4至102Hz的范圍內(nèi)，Stanδ趨于飽和值，并且隨著水分含量的增加，相同頻率下的介電損耗的積分值增大。分含量越高，油紙絕緣層的導(dǎo)電性就越高，導(dǎo)電性的損失就越大。率越高，極化損耗越大，從而導(dǎo)致介電損耗的積分值增加。據(jù)以上分析，可以看出，相對于頻域和頻域中的介電譜，在10-4至102 Hz范圍內(nèi)的頻域介電損耗的積分值趨于飽和。頻域介電損耗譜可以更直觀地反映油紙絕緣系統(tǒng)中的絕緣紙。分含量的變化因此使得可以有效地評估變壓器的油紙絕緣狀態(tài)。域中介電損耗的積分值包括給定頻率范圍內(nèi)介電損耗的累積值。于頻域中的介電譜，它包含有關(guān)油紙絕緣子老化狀態(tài)的更多信息，該曲線具有飽和特性，并且飽和值更合適。為診斷功能，它可以更好地反映油紙絕緣系統(tǒng)的老化狀況。102 Hz的10-3范圍內(nèi)，頻域中的介電損耗Stanδ隨油紙絕緣材料的老化程度和絕緣材料的水分增加而增加，介電損耗積分呈上升趨勢，Stanδ趨于飽和值。Stanδ可以用作評估絕緣紙水分含量的新參數(shù)?；蜐穸葘︻l域介電損耗積分譜的影響特性明顯不同與絕緣子的老化相比，頻域Stanδ介電損耗的積分值更敏感絕緣紙的相對濕度在10-3至102 Hz范圍內(nèi)，疇介電損耗的積分值更大。
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