摘要
电力变压器是电力系统的核心枢纽设备，其运行状态关系着电力系统的安全运行水平。油纸绝缘作为油浸式变压器的“心脏”，掌握其绝缘状态至关重要。目前，时/频域介电响应测量方法广泛应用于油纸绝缘体系绝缘状态的检测分析，但传统的低压时/频域介电响应测量存在现场抗干扰能力不足和检测精度低的问题，本文研究油纸绝缘的高压频域介电响应（ High Voltage Frequency Domain Spectroscopy, HV-FDS）特性，以及基于该特性的油纸绝缘受潮和老化状态评估方法研究，来解决现场测量中存在的问题，具有重要理论和工程价值。 论文主要开展三方面工作，首先建立高压时域介电响应特性测量平台，开展油纸绝缘高压时域介电响应特性测量，分析电场强度对油纸绝缘电导率和界面电荷特性的影响规律；其次，建立高压频域介电响应特性测量平台，开展矿物油、油浸纸板及“液-固”油纸绝缘体系HV-FDS特性测量，研究适用于高电压激励下的油纸绝缘频域介电响应改进X-Y模型，并对其进行试验验证；最后，开展不同受潮和老化程度油浸纸板HV-FDS特性测量，构建基于HV-FDS特征量的油纸绝缘受潮和老化程度评估模型，并对其进行试验验证。论文主要结论如下： （1）获得了电场强度对油纸绝缘电导率及界面电荷特性影响规律。矿物油电导率随电场强度增大呈先下降后上升的“浴缸曲线”，单层油浸纸板电导率随电场强度增大呈指数增长关系，低水分含量和高水分含量“液-固”油纸绝缘体系电导率随试验电压增大呈不同形式指数函数增长；“液-固”油纸绝缘体系界面电荷密度随试验电压增大呈指数函数增长，随水分含量增大而显著降低。 （2）获得了油纸绝缘的HV-FDS特性，建立了考虑电场强度影响的频域介电响应改进 X-Y 模型。矿物油复电容的实部随电压增加在 1 Hz 以下频率时显著提高，虚部随电压增加在频率小于0.22 Hz时先下降后上升、在0.22 Hz以上频段显著提高；建立了考虑电场强度影响的油纸绝缘频域介电响应改进X-Y模型，对比传统X-Y模型的计算结果表明，改进X-Y模型计算结果与实测结果更吻合。 （3）获得了受潮和老化对油浸纸板HV-FDS特性的影响规律，并据此建立了油纸绝缘受潮和老化状态评估的拟合模型。高电压下油浸纸板介损值随水分含量、老化程度增大而显著增加，特征频率点介损值与水分含量呈指数增长关系，10-2 -10 Hz频段介损积分值与聚合度呈指数增长关系；根据上述特性建立了油纸绝缘受潮和老化状态评估的拟合模型，油浸纸板与真型配变的 HV-FDS 测试及评估验证结果表明，该模型的测量误差在10%以内。
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