陳 楊，蔡金錠，林燕楨

(福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，福州350116)

基于油紙絕緣等效電路的變壓器微水含量研究

陳 楊，蔡金錠，林燕楨

(福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，福州350116)

水分會(huì)嚴(yán)重危害變壓器油紙絕緣系統(tǒng)的絕緣性能，因此準(zhǔn)確診斷變壓器中的微水含量，對(duì)分析變壓器的老化受潮狀態(tài)具有重要意義。本文通過應(yīng)用油紙絕緣變壓器弛豫響應(yīng)等效電路及回復(fù)電壓極化譜特征量，結(jié)合改進(jìn)粒子群算法對(duì)等效電路參數(shù)進(jìn)行有效辨析，進(jìn)一步探討了微水含量與油紙絕緣等效電路參數(shù)之間的關(guān)系，得出了大時(shí)間常數(shù)支路的弛豫時(shí)間越大，則變壓器微水含量越少的重要結(jié)論。同時(shí)結(jié)合分析比較絕緣電阻、極化電阻以及極化電容的變化規(guī)律來(lái)輔助判斷變壓器的受潮情況。最后，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的實(shí)例驗(yàn)證了這一結(jié)論的正確性。

油紙絕緣;微水含量;變壓器;等效電路參數(shù)

1 引言

油紙絕緣變壓器是電力系統(tǒng)中重要的樞紐設(shè)備之一，其運(yùn)行的安全與否，直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)能否連續(xù)、正常、穩(wěn)定地工作。在變壓器的運(yùn)行過程中，一般會(huì)同時(shí)發(fā)生水降解、熱降解和氧化降解三種降解過程［1］。水和酸是這三種降解必定生產(chǎn)的最終產(chǎn)物，特別是在水解過程中，水分不僅是老化的產(chǎn)物，還是水解的催化劑之一。因此，水分會(huì)危害變壓器油紙絕緣的絕緣性能，對(duì)油紙絕緣變壓器的壽命有著直接的影響［2］。變壓器中的水分主要存在于絕緣紙和絕緣油中，水分的存在會(huì)降低絕緣油的擊穿電壓并增大其介質(zhì)損耗，對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)的理化性能和電性能造成危害，破壞變壓器的油紙絕緣系統(tǒng)［3］。若采取適當(dāng)?shù)拇胧┎⒂行У卦\斷出油紙絕緣變壓器中的微水含量，則可以更好地獲知其老化受潮狀態(tài)，并采取相應(yīng)措施，這樣可延長(zhǎng)變壓器的使用壽命，使老舊變壓器安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

2 變壓器微水含量的診斷方法

目前，國(guó)內(nèi)外存在許多診斷油紙絕緣設(shè)備含水量的方法，例如卡爾費(fèi)休滴定法、油紙水分平衡關(guān)系曲線法和露點(diǎn)法等［4］。但是這些方法都存在一些不足，卡爾費(fèi)休滴定法需要從油紙絕緣設(shè)備內(nèi)部關(guān)鍵部位獲取紙樣，這有可能對(duì)設(shè)備造成絕緣污染和不可逆的損傷，進(jìn)一步增加老化的危險(xiǎn)［5］;油紙水分平衡關(guān)系曲線法要定期測(cè)量絕緣油中的水分，并根據(jù)油紙水分平衡曲線來(lái)推斷油紙絕緣設(shè)備中的含水量，但油紙水分平衡曲線隨著溫度的變化不斷改變，尤其是在溫度低于40°時(shí)，曲線的坡度將增大，則誤差也隨之增大［6］;采用露點(diǎn)法診斷水分含量需要破除真空，在密封的油箱內(nèi)充滿氣體后測(cè)定氣體中的含水量，再推斷絕緣設(shè)備中的水分含量，數(shù)據(jù)不易測(cè)取且誤差較大［4］。

本文將采用電氣測(cè)量法中的回復(fù)電壓法來(lái)判斷油紙絕緣變壓器中的微水含量?；貜?fù)電壓法是一種簡(jiǎn)便、有效的絕緣檢測(cè)方法，其極化譜的整個(gè)測(cè)量由多個(gè)單次測(cè)量的循環(huán)組成，每個(gè)單次測(cè)量循環(huán)又分為四個(gè)階段:充電、放電、測(cè)量和松弛［7］?；貜?fù)電壓法獲得的特征量主要有:回復(fù)電壓峰值Urmax、峰值測(cè)量時(shí)間tpeak、主時(shí)間常數(shù)tcdom和回復(fù)電壓初始斜率dUr/dt。首先，建立油紙絕緣系統(tǒng)弛豫響應(yīng)等效電路，如圖1所示［7］;然后，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的回復(fù)電壓特征量并結(jié)合改進(jìn)粒子群算法對(duì)等效電路參數(shù)進(jìn)行有效辨析;最后，通過辨析出的參數(shù)診斷油紙絕緣變壓器中的微水含量，準(zhǔn)確地評(píng)估不同變壓器的老化受潮狀態(tài)。該方法可克服傳統(tǒng)方法中數(shù)據(jù)不易獲取、試驗(yàn)損傷變壓器等缺陷。

圖1 油紙絕緣變壓器弛豫響應(yīng)等效電路Fig．1 Relaxation response equivalent circuit of oil-paper insulation transformer

圖1中Cg為介質(zhì)的幾何電容，Rg為絕緣電阻，由介質(zhì)的絕緣結(jié)構(gòu)確定;Rpi、Cpi(i=1，2，…，n)為極化電阻和極化電容，其乘積為松弛時(shí)間常數(shù)，它能有效模擬絕緣介質(zhì)的松弛特性。

3 弛豫響應(yīng)等效電路參數(shù)辨析

3.1 改進(jìn)粒子群算法

粒子群算法是模擬自然界中動(dòng)物的覓食行為，在覓食過程中每個(gè)個(gè)體會(huì)不斷記錄和更新自身曾經(jīng)距離食物的最近位置。同時(shí)，通過信息共享的方式選出一個(gè)當(dāng)前群體中的最優(yōu)位置。在接下來(lái)的覓食過程中，每個(gè)個(gè)體就會(huì)結(jié)合自身曾經(jīng)到達(dá)的最優(yōu)位置和群體目前的最優(yōu)位置來(lái)調(diào)整自身位置，最終是群體聚集到食物位置［8］。當(dāng)找到局部和全局最優(yōu)值時(shí)，根據(jù)式(1)和式(2)來(lái)更新自身的速度和位置:

式中，i=1，2，…，M;d=1，2，…，D(M和D分別為群體的規(guī)模和維數(shù));k為迭代次數(shù);c1和c2為學(xué)習(xí)因子;r1和r2是介于(0，1)之間的隨機(jī)數(shù);和分別為粒子的速度和當(dāng)前位置;pbesti，d和gbesti，d分別為粒子群的局部和全局最優(yōu)位置。

本文所使用的改進(jìn)粒子群算法是帶壓縮因子的粒子群算法，為了確保粒子群算法的收斂引入壓縮因子K，粒子速度更新公式變?yōu)椋?］:

3.2 參數(shù)辨識(shí)模型

首先，根據(jù)回復(fù)電壓的測(cè)量方法，并應(yīng)用基爾霍夫定律，可得出參數(shù)辨識(shí)模型［10］:

式中，t為回復(fù)電壓測(cè)量時(shí)間;n為弛豫響應(yīng)等效電路支路數(shù);Ur(t)為t時(shí)刻的回復(fù)電壓值;U0為直流充電電壓;Tc、Td分別為總的充、放電時(shí)間;τi為第i條極化支路的時(shí)間常數(shù)，τi=RpiCpi。

當(dāng)回復(fù)電壓到達(dá)極大值時(shí)，根據(jù)連續(xù)可導(dǎo)函數(shù)極值點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)為0可知，此時(shí)dUr(t)/dt|t=Tp=0。將該時(shí)刻的測(cè)量值代入方程式(4)可得到不含微分項(xiàng)的簡(jiǎn)化方程:

式(5)有2n+1個(gè)未知參數(shù)，至少要2n+1個(gè)方程才能進(jìn)行求解。對(duì)上述方程組建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，將非線性方程組的求解問題轉(zhuǎn)化為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問題。根據(jù)模型式(5)構(gòu)造出的求解目標(biāo)函數(shù)為:

式中，m為方程的個(gè)數(shù)，m≥2n+1。一般等值電路中極化支路數(shù)n越多，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的吻合度越好。然而隨著支路數(shù)的增加，未知數(shù)增多，將導(dǎo)致參數(shù)辨識(shí)的難度增大。T．K．Saha等對(duì)容量為45MVA的變壓器進(jìn)行極化去極化電流測(cè)試，模型采用6條極化支路時(shí)的計(jì)算結(jié)果已能較準(zhǔn)確地吻合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)［7］。因此，本文采用6條極化支路的擴(kuò)展德拜模型等值電路進(jìn)行計(jì)算分析。

將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試到的至少2n+1組回復(fù)電壓特征值數(shù)據(jù)(本文所使用的是Tettex公司的RVM 5461自動(dòng)恢復(fù)電壓測(cè)試儀對(duì)不同的油紙絕緣變壓器進(jìn)行測(cè)試的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù))代入式(6)并應(yīng)用帶壓縮因子的改進(jìn)粒子群算法，即可求解出弛豫響應(yīng)等效電路各個(gè)未知參數(shù)。

最后，建立弛豫響應(yīng)等效電路的運(yùn)算電路，并應(yīng)用疊加定理、基爾霍夫定律、拉氏反變換可得回復(fù)電壓計(jì)算公式［10］:

將已求得的等效電路參數(shù)代入式(7)即可求得任意時(shí)刻的回復(fù)電壓計(jì)算值。

4 弛豫時(shí)間支路參數(shù)與微水含量的關(guān)系

利用回復(fù)電壓測(cè)試儀測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并取絕緣油樣利用CA-100微水測(cè)定儀測(cè)試變壓器油紙絕緣系統(tǒng)的微水含量(變壓器的基本信息見表1)。

表1 三臺(tái)變壓器的基本信息Tab．1 Basic information of three transformers

根據(jù)改進(jìn)粒子群算法對(duì)表1的三臺(tái)變壓器的弛豫響應(yīng)等效電路參數(shù)進(jìn)行辨析，求解出的等效電路支路按照辨析出的時(shí)間常數(shù)由小到大進(jìn)行編號(hào)排列，如表2所示。

表2 變壓器T1、T2、T3的弛豫響應(yīng)等效電路各支路弛豫時(shí)間Tab．2 Relaxation response equivalent circuit parameters of transformer T1，T2and T3

弛豫等效電路中不同極化支路反映不同的極化過程。本文依據(jù)極化過程的快慢，以時(shí)間常數(shù)為衡量指標(biāo)，將6條弛豫支路分為三組:

(1)小時(shí)間常數(shù)支路:時(shí)間常數(shù)τi小于1s的極化支路，反映油紙絕緣系統(tǒng)的快速極化過程，對(duì)應(yīng)極化譜的初始部分，體現(xiàn)絕緣油老化受潮狀態(tài)的變化［11］;

(2)中時(shí)間常數(shù)支路:時(shí)間常數(shù) τi介于1s和100s之間的極化支路，反映油紙絕緣系統(tǒng)介于快速極化與緩慢極化之間的極化過程，體現(xiàn)界面極化的不同狀態(tài)［11］;

(3)大時(shí)間常數(shù)支路:時(shí)間常數(shù)τi大于100s的極化支路，反映油紙絕緣系統(tǒng)的緩慢極化過程，對(duì)應(yīng)著極化譜的終端部分，體現(xiàn)絕緣紙的老化受潮狀態(tài)的變化［11］。

4.1 各時(shí)間常數(shù)支路的弛豫時(shí)間與微水含量的關(guān)系

油紙絕緣變壓器的水分主要集中在絕緣紙和絕緣油中，小時(shí)間常數(shù)支路的參數(shù)會(huì)隨著絕緣油中微水含量的變化而改變，大時(shí)間支路的參數(shù)會(huì)隨著絕緣紙中微水含量的變化而改變。而油紙絕緣系統(tǒng)中大部分(約97%～99%)的水分存在于絕緣紙中，只有小部分水分存在于絕緣油中［4］。因此，微水含量的不同對(duì)小時(shí)間常數(shù)支路的參數(shù)影響不明顯，而對(duì)大時(shí)間支路的參數(shù)影響較大。

由變壓器T1、T2、T3的弛豫響應(yīng)等效電路辨析出的各時(shí)間常數(shù)支路的弛豫時(shí)間與微水含量的關(guān)系分別如圖2～圖4所示。

圖2 小時(shí)間常數(shù)支路弛豫時(shí)間τi與微水含量的關(guān)系Fig．2 Relationship between relaxation time of small time constant circuit and water content

圖3 中時(shí)間常數(shù)支路弛豫時(shí)間τi與微水含量的關(guān)系Fig．3 Relationship between relaxation time of middle time constant circuit and water content

由圖2～圖4可以看出，隨著微水含量的增大，各支路的弛豫時(shí)間均相應(yīng)減小，但減小幅度不同。圖2中，小時(shí)間常數(shù)各支路弛豫時(shí)間減幅微小，最大的減幅只有0.00016s，基本沒有變化。圖3中，中時(shí)間常數(shù)兩支路弛豫時(shí)間對(duì)微水含量的反映靈敏度不同，支路4靈敏度較差，弛豫時(shí)間變化不明顯;而支路5的弛豫時(shí)間呈現(xiàn)出較大的減少，最大減幅達(dá)到54.5906s，對(duì)變壓器微水含量變化的反映相對(duì)靈敏。圖4中，大時(shí)間常數(shù)支路的弛豫時(shí)間顯著減小，最大減幅達(dá)到548.5392s，對(duì)變壓器微水含量變化的反映最為靈敏。

綜上所述，選取大時(shí)間常數(shù)支路弛豫時(shí)間，對(duì)變壓器微水含量高低進(jìn)行判別，具有較高的靈敏度。

4.2 電阻的大小與微水含量的關(guān)系

已有許多學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)證明，油紙絕緣系統(tǒng)的老化受潮狀態(tài)會(huì)影響絕緣電阻的大小，隨著絕緣狀態(tài)的惡化，絕緣電阻逐漸減小。利用變壓器模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得絕緣介質(zhì)微水含量對(duì)絕緣電阻和吸收比的影響［12］，如表3所示。

圖4 大時(shí)間常數(shù)支路弛豫時(shí)間τi與微水含量的關(guān)系Fig．4 Relationship between relaxation time of large time constant circuit and water content

表3 水分含量對(duì)絕緣電阻的影響Tab．3 Effect of water content to insulation resistance

由表3可以看出，隨著油紙中微水含量的增加，絕緣電阻不斷下降。究其原因，由于水分的入侵，加速了雜質(zhì)和極性分子的解離，導(dǎo)致油紙中導(dǎo)電離子增加，導(dǎo)電率增大，從而使絕緣電阻減小。此外，由表3可知隨著油紙中微水含量的增加吸收比不斷減小，說(shuō)明絕緣介質(zhì)的極化特性發(fā)生了改變，相應(yīng)的極化電阻也發(fā)生了改變。與絕緣電阻類似，隨著絕緣系統(tǒng)中微水含量的增加，極化電阻減小。

由油紙絕緣變壓器T1、T2、T3辨析出的絕緣電阻值與微水含量的關(guān)系如圖5所示。

圖5 絕緣電阻Rg與微水含量的關(guān)系Fig．5 Relationship between insulation resistance and water content

由圖5可以看出，微水含量較高的變壓器其絕緣電阻較小。因此，可以通過弛豫響應(yīng)等效電路參數(shù)中絕緣電阻的大小對(duì)變壓器微水含量高低做出一個(gè)初步的判斷，即絕緣電阻越小，微水含量越高，絕緣電阻越大，微水含量越低。

由油紙絕緣變壓器T1、T2、T3辨析出的各支路極化電阻與微水含量的關(guān)系如圖6～圖8所示。

圖6 小時(shí)間常數(shù)支路極化電阻Rpi與微水含量的關(guān)系Fig．6 Relationship between polarization resistance of small time constant circuit and water content

由圖6～圖8可以看出，小、中、大時(shí)間常數(shù)支路極化電阻均隨著微水含量的增加而減少。因此，根據(jù)弛豫響應(yīng)等效電路參數(shù)中各支路極化電阻的比較結(jié)果，可對(duì)變壓器微水含量的高低做出一個(gè)大致的判斷，即極化電阻越小，微水含量越高，極化電阻越大，微水含量越低。

4.3 電容的大小與微水含量的關(guān)系

幾何電容Cg的大小由絕緣介質(zhì)的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)所決定。同一臺(tái)變壓器，Cg一經(jīng)確定，基本不會(huì)隨著油紙絕緣系統(tǒng)老化受潮情況的變化而改變。

圖7 中時(shí)間常數(shù)支路極化電阻Rpi與微水含量的關(guān)系Fig．7 Relationship between polarization resistance of middle time constant circuit and water content

圖8 大時(shí)間常數(shù)支路極化電阻Rpi與微水含量的關(guān)系Fig．8 Relationship between polarization resistance of large time constant circuit and water content

變壓器受潮后，雖然幾何電容值基本不變，但是其他電容的大小，比如線圈間或線圈對(duì)地的電容等一般會(huì)相應(yīng)增加［13］，表4為一變壓器受潮前、后繞組間電容的測(cè)試結(jié)果。

表4 交接和受潮后線圈電容值的試驗(yàn)結(jié)果Tab．4 Test results of capacitor value in factory，transfer and damp

由表4可知，由于進(jìn)水受潮被測(cè)試變壓器的絕緣的電容值增加了約2～2.7%。究其原因，可參考平板電容器絕緣電容值與相對(duì)介電常數(shù)的關(guān)系，即:

C=εrε0S/d

式中，εr為極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù);ε0為真空介電常數(shù);S為極板面積;d為極板間的距離。除了相對(duì)介電常數(shù)，其他參數(shù)均取決于絕緣系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)，運(yùn)行過程中，不會(huì)隨著絕緣狀態(tài)的改變而改變。油紙絕緣變壓器受潮后，微水含量提高，由于水分是強(qiáng)極性分子，其相對(duì)介電常數(shù)遠(yuǎn)大于絕緣油、紙，它會(huì)改變絕緣介質(zhì)的極化特性，增大其相對(duì)介電常數(shù)，致使絕緣樣品的電容增大。因此，油紙絕緣系統(tǒng)受潮會(huì)使其極化電容值增大。

由油紙絕緣變壓器T1、T2、T3辨析出的各支路極化電容與微水含量的關(guān)系如圖9～圖11所示。

圖9 小時(shí)間常數(shù)支路極化電容Cpi與微水含量的關(guān)系Fig．9 Relationship between polarization capacitance of small time constant circuit and water content

圖10 中時(shí)間常數(shù)支路極化電容Cpi與微水含量的關(guān)系Fig．10 Relationship between polarization capacitance of middle time constant circuit and water content

圖11 大時(shí)間常數(shù)支路極化電容Cpi與微水含量的關(guān)系Fig．11 Relationship between polarization capacitance of large time constant circuit and water content

由圖9～圖11可以清楚地看出，隨著變壓器微水含量的升高，小、中、大時(shí)間常數(shù)支路的極化電容都相應(yīng)增大。因此，同樣可以利用弛豫響應(yīng)等效電路參數(shù)中各支路極化電容值的大小來(lái)對(duì)變壓器微水含量的高低進(jìn)行判斷，即極化電容越大，微水含量越高，極化電容越小，微水含量越低。

5 實(shí)例分析

利用大時(shí)間常數(shù)支路的弛豫時(shí)間和絕緣電阻作為比較參數(shù)，對(duì)變壓器微水含量高低進(jìn)行判別。選取三臺(tái)變壓器，其基本信息如表5所示。

表5 變壓器T4、T5、T6的基本信息Tab．5 Basic information of transformer T4、T5and T6

這三臺(tái)變壓器的制造年月相近，且都已運(yùn)行十幾年，需對(duì)變壓器進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)以保證設(shè)備可以更安全穩(wěn)定地運(yùn)行。一般情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇老化受潮情況更為嚴(yán)重的變壓器進(jìn)行檢查維護(hù)，那么，可先判斷這兩臺(tái)變壓器的微水含量情況，選擇微水含量較高的一臺(tái)先進(jìn)行檢修維護(hù)，這樣能夠更好地保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。因此，可對(duì)變壓器的油紙絕緣系統(tǒng)建立弛豫響應(yīng)等效電路，通過分析比較弛豫響應(yīng)電路參數(shù)的變化來(lái)判斷不同變壓器的微水含量狀況，從而來(lái)選擇優(yōu)先進(jìn)行維護(hù)的變壓器。

運(yùn)用上述方法，辨析出三臺(tái)變壓器的弛豫響應(yīng)等效電路參數(shù)，如表6和表7所示。

表6 變壓器T4、T5、T6的弛豫響應(yīng)等效電路的絕緣電阻和幾何電容值Tab．6 Relaxation response equivalent circuit’s insulation resistance and capacitance of transformer T4，T5and T6

比較表6和7中辨析出的數(shù)據(jù)，大時(shí)間常數(shù)支路的參數(shù)從大到小依次為:T5、T4、T6。由于大時(shí)間常數(shù)越大，微含水量越高，可初步判斷三臺(tái)變壓器微水含量由低到高依次為:T5、T4、T6。再結(jié)合絕緣電阻和幾何電容的變化規(guī)律進(jìn)一步分析比較，絕緣電阻Rg從大到小依次為:T5、T4、T6。綜合分析研究辨析出的弛豫響應(yīng)等效電路參數(shù)的內(nèi)在關(guān)系，可以判斷出三臺(tái)變壓器微水含量由低到高依次為:T5、T4、T6。

隨后取三臺(tái)變壓器的油樣進(jìn)行測(cè)試，得到T4、T5和T6的水分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為1.77%、1.69%和2.36%，與通過比較擴(kuò)展德拜模型參數(shù)得出的結(jié)論是相同的。

表7 變壓器T4、T5、T6的弛豫響應(yīng)等效電路各支路弛豫時(shí)間Tab．7 Relaxation response equivalent circuit parameters of transformer T4，T5and T6

6 結(jié)論

本文通過應(yīng)用油紙絕緣變壓器的弛豫響應(yīng)等效電路及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的回復(fù)電壓極化譜特征量，結(jié)合改進(jìn)粒子群算法有效地辨析等效電路參數(shù)，從理論分析和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)兩方面對(duì)擴(kuò)展德拜模型的弛豫響應(yīng)等效電路參數(shù)與變壓器微水含量之間的關(guān)系進(jìn)行探討，得出結(jié)論:選取大時(shí)間常數(shù)支路弛豫時(shí)間，對(duì)變壓器微水含量高低進(jìn)行判別，具有較高的靈敏度;大時(shí)間常數(shù)支路弛豫時(shí)間越大，則變壓器微水含量越低;除此之外，依據(jù)絕緣電阻、極化電阻、極化電容這些參數(shù)也可以對(duì)變壓器的含水量高低進(jìn)行輔助判斷。最后，根據(jù)所得結(jié)論，選取大時(shí)間常數(shù)支路弛豫時(shí)間和絕緣電阻兩個(gè)參數(shù)對(duì)變壓器進(jìn)行微水含量高低判斷，得到了滿意的結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證了結(jié)論的正確性。后續(xù)，筆者將在綜合考慮上述參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立變壓器微水含量高低判別模型，以提高判別的準(zhǔn)確性。

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Research of micro water content of oil-paper transformer based on oil-paper insulation system’s equivalent circuit method

CHEN Yang，CAI Jin-ding，LIN Yan-zhen
(College of Electrical Engineering and Automation，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou 350116，China)

Water can seriously endanger the insulation state of oil-paper insulation system of transformer，so it is of great significance to analyze the transformer’s aging and damp condition with the method of diagnosing the micro water content of the transformer accurately．In this paper，by applying oil-paper insulation transformer relaxation response equivalent circuit and the characteristics of the return voltage polarization spectrum，combined with the artificial intelligence algorithms to identify the equivalent circuit parameters accurately，the relationship between the micro water content and equivalent circuit’s parameters is discussed further，and an important conclusion is obtained that the larger the relaxation time of the large time constant circuit，the fewer the water content of the transformer is．At the same time，it aids us to judge the damp conditions of the transformer by comparing the variation of insulation resistance，polarization resistance and polarization capacitance．At last，we verify the correctness of this conclusion by the examples of field test．

oil-paper insulation;micro water content;transformer;equivalent circuit parameter

TM411

:A

:1003-3076(2015)05-0047-07

2014-01-07

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61174117)

陳 楊(1990-)，女，福建籍，碩士研究生，研究方向?yàn)殡姎庠O(shè)備絕緣監(jiān)測(cè)與故障診斷;蔡金錠(1954-)，男，福建籍，教授，博士，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及電力變壓器故障的智能診斷。