变压器油纸绝缘老化状态的分析方法

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1、§≯0j誊_j__T技术交流与应用JISHUJIAOLIUYUYINGYONG变压器油纸绝缘老彳匕状态的分析方法王凯，王亚妮，张锋，翟北鸿(1．萧山供电局，浙江萧山311200；2．渭南供电局，陕西渭南714000；3．陕西电力科学研究院，陕西西安710054)摘要：油纸绝缘老化与充油电气设备绝缘寿命具有紧密联系。文章介绍了采用新的油纸绝缘缺陷模型模拟变●压器匝间绝缘缺陷．通过电热老化试验，采集油纸绝缘老化过程中缺陷模型的局部放电信号及绝缘纸样本聚合度、油中水分含量。提取了27个局部放电的统计算子用于油纸绝缘老化状态的识别，采用模糊C一均值聚类算法对统计向量进行聚类分析，并与样本聚合度及

2、油中水分含量相比较。结果表明模糊c一均值聚类算法对油纸绝缘老化状态的判别结果可以为绝缘状态诊断提供具有重要参考价值的信息。关键词：电气设备；油纸绝缘；电热老化；局部放电；模糊聚类中图分类号：TM215．4文献标志码：A文章编号：1673—7598(2010)02—0054—04本文介绍一种新的油纸绝缘缺陷模型，用于电0引言热老化试验，在不同的老化阶段测量局部放电数据。采用模糊C一均值聚类算法对局部放电27个统计算大量资料表明导致电力设备失效的主要原子组成的参数矩阵进行聚类分析，并与绝缘纸聚合因是其绝缘性能劣化。1984年～1986年110kV及以度及油中水分进行对比分析。结果表明，模糊C

3、一均上等级电力变压器事故统计分析显示：由于绝缘劣值聚类算法能够有效判别出油纸绝缘老化状态。化引起事故台次占事故总台次的68％和总事故容量的74％tsJ：1990年则分别为76％~H65％I；2004年变压1油纸绝缘电热老化试验器损坏事故仍以绝缘事故为主，占总损坏事故台次的81．1％和总事故容量的86．9％1-，-。油纸绝缘电热老化试验油箱结构如图1所示。试大型电力变压器内部绝缘主要采用油纸绝缘形验油箱充人25号变压器油，通过三通气阀抽出油箱式，绝缘纸(板)在变压器中不仅起绝缘作用，而且对顶部空间空气并充氮气。多组浸渍后的油纸试样放绕组起着固定和支撑作用。变压器绝缘纸(板)老化置在试验油箱

4、中进行老化试验，通过出油阀定时抽是引起变压器内绝缘寿命下降的主要原因，与变压取油样检测油中含气量及微水含量。电热老化试验器安全运行具有紧密联系。油纸绝缘老化过程伴随油箱安装有10kv电压等级的高压套管，外接电压等着气体和液体化学降解生成物、局部缺陷和局部放级为50kV、电流为1A的老化试验台。电的产生，绝缘纸的机械强度下降，介电性能发生变三通气阀化。因此，呋喃衍生物浓度I、绝缘纸聚合度测量_9】、恢复电压法IOl、极化与去极化电流法j以及局部放电特征参量【l21等都能够在一定程度上反映变压器油品纸绝缘的老化特性。在油纸绝缘的老化过程中，绝缘纸局部缺陷的产生和发展，可产生局部放电并引起局部

5、放电参数的变化。然而，局部放电具有较强的随机性，如何采用局部放电参数评估和诊断油纸绝缘老化程度，仍是需要深入研究的问题。图1电热老化试验油箱结构收稿日期：2009—12—30作者简介：王凯(1982一)，男，陕两西安人，助理丁程师，从事220kV变电运行工作：JISHUJIAOLIUYUYINGYONG技术交流与应用油纸绝缘试样结构如图2所示。试样电极由截试验结束。面尺寸为7．5mlIlX1．5mm的扁铜线制成，电极表面800抛光处理。试验电极包裹10层变压器绝缘纸，每层^700绝缘纸厚度为0．05InlTl。在高压电极下端纸层，人为＼600制造一个直径为5HIITI的圆形缺陷，深度为1

6、0层绝缘500＼纸的厚度。试样在90cI二下干燥12h，在60下真空400．＼＼300浸油48h。制作完成的油纸绝缘试样放入试验油箱200进行老化试验图3老化过程中油纸试样的绝缘纸聚合度2．2油中水分含量变压器油和绝缘纸在老化过程中都有水的生成，是变压器内水分来源的主要方面。由图4可以看出．随着老化时间的增加，油中含水量也呈上升趋势。从某种程度上讲，通过测量绝缘油中的微水含量能够反映出老化的一些基本信息，微水量增多，即意味着绝缘有老化迹象。图2老化试验试样结构参考文献[13，141中，电热老化试验的电场强度和温度分别选取3．33kV／mm和130Cc。在老化试验一一一过程中，分别在24h

7、、144h、240h、312h和552h取出11个试样，测量其中1个试样绝缘纸的聚合度(degreeofpolymerization，简称为DP)，测量其余10个1O02(03()4)05JO6(油纸试样的局部放电信号，试验电压为试样起始放老化l1I_nJ／h电电压的1．2倍。在工频条件下，每个试样采集3000图4老化过程中油纸试样的绝缘纸水分个周期的局部放电数据进行分析。2．3局部放电统计参数根据油纸试样局部放电样本数据，计算27