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摘要：电力变压器的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统，而变压器的寿命实质就是绝缘材料的寿命。本文从介质损耗响应技术的绝缘测量方式的介绍开始，通过基于频域响应的频域谱法（FDS）的具体分析，对响应技术在变压器绝缘性能方面的内容进行了总结和分析，并给出了应用问题。
关键词：变压器；绝缘油；响应技术；应用分析
中图分类号：TM855
1 概述
对电力变压器油纸绝缘系统老化的研究已经过了40余年的历程，然而已用于变压器绝缘老化状态诊断的糠醛、聚合度、油中溶解气体等方法。但是这些方法由于本身也存在一定的缺陷，且需要取油样和纸样进行测量，给实际工作带来诸多不便。
质损耗响应技术作为绝缘性能测试的一种方法，是一种运用介质响应法检测变压器绝缘状态的方法，具有抗干扰能力强和携带信息丰富等应用优势，该评估方法包括：基于时域响应技术的回复电压法（RVM）、极化去极化电流法（PDC）和基于频域响应的频域谱法（FDS）。
其中，FDS是利用介质在交流电压下的极化特性，通过外加正弦电压，测量流过试品的电流峰值与相位，从而得到相对介电常数、介质损耗角正切值 、复容率等与频率有关的极化参数的变化情况。FDS 具有优良的虑噪性能，尤其是在高频条件下，这一特点使得FDS法在研究低介质损耗材料方面具有重要的优势。本文从FDS法出发，就其具体的分析内容进行总结分析
2 FDS响应技术的诊断研究
对油纸绝缘老化状态的监测方法主要可分为物理化学诊断方法和电诊断方法两大类。其中关于化学诊断方法的研究较为成熟，有油中微水分析、溶解气体分析和糠醛含量分析等；FDS变压器绝缘性能的诊断方法是近期发展起来的检测方法，主要是由于电介质极化现象引起的，而电介质的极化受到温度、水分、老化程度等多种因素的影响。该方法主要从以下几个方面进行分析：
2.1 老化的影响
通过对不同老化状态的油纸绝缘试品进行FDS试验，发现随着老化加剧介电损耗越大，相对介电常数的虚部随试品老化时间的增加而增大，而实部基本不变。且低频区 有最大值。
随着老化时间的增加， 增大，在高中频带 和功率因数 的幅值重合性好，在低频带（低于1Hz）两者分开，分开点的频率值取决于绝缘老化时间，频率分裂点和老化持续时间是线性的，因此可以用这一点来判断老化，水分和老化的影响也被分开。
2.2 温度的影响
通过250C、500C、580C和700C下对油纸样品进行了测量，发现随温度的增加，复电容的实部和虚部都随之增加。随着频率的增大，不同温度下复电容都趋于定值。而且随着温度升高，电容实部、虚部的交叉点向高频区移动，交叉点频率和温度之间关系基本呈指数关系。另外，随温度升高， 曲线右移，同时低频区的曲线峰值消失，在高频下曲线趋于定值。
在27 和90 分别对新油和老化油进行测量，发现从100Hz到0.1Hz， 呈一直线。新油介电损耗对温度变化不大，老化油在100Hz到0.1Hz内对温度较敏感， 曲线上移。两种油的相对介电常数在高频下恒定且重合，低频区发散性较大。随温度升高，低频区相对介电常数增大。
通过相关研究可发现，温度、水分和老化对纸板直流电导率有影响，且直流电导率对于温度的敏感度高于水分。同时，为避免非线性，外加电压不宜太高。
2.3 水分的影响
讨论了不同纸中水分，油电导率下 与频率关系曲线的不同：低频下 有最大值，高频下 有最小值，且随水分增加，最大值向高频区转移；水分增加到一定值，低频最大值消失。
通过对含水量为0.2%和2%变压器绝缘纸进行试验，发现复合电容的实部和虚部随含水量的增加而增大，不过虚部增加的幅度较大。而在含水量为1.2%、3.4%和5%的油纸样品测量后发现，随含水量增加，相对介电常数的实部和虚部在低频区随之增大，高频区不同含水量的曲线重合。
3 总结
综上所述，对FDS用于变压器油纸绝缘诊断方法在变压器绝缘性能有一定的先进性，但仍存在许多问题，主要表现在：
（1）研究表明，影响FDS反映油纸绝缘状态信息的因素较多，但是其影响因素对FDS各参数的具体影响并不明确，已有的研究只是定性的指明了影响因素对FDS参数的影响。
（2）目前关于FDS的测量结果多是对其现象的描述，还不能进行圆满的解释，更没有从电介质极化理论的本质上对其原因进行深入分析。要将频域谱法诊断油纸绝缘的状态信息应用于实际，必须进行大量试验和理论分析，进一步研究、总结规律，并对其结果进行合理解释。
（3）利用仿真与试验相结合的手段对FDS进行研究目前还鲜有报道。
（4）如何将频域谱法与时域的回复电压法、极化去极化电流法相结合，建立三种方法综合的油纸绝缘老化无损评估模型，获得评估变压器老化的介电响应综合特征参量。
因此，为了更好的用频域谱法诊断变压器油纸绝缘的状态信息，解决目前FDS存在的问题和不足，对其进一步深入研究具有重要的理论和实际意义。
参考文献：
[1] Lundgaard L E， Linhjell D， Hestad O L， Borlaug J T. High frequency dielectric response of paper/oil insulation[C]. Dielectric Liquids， 2008， ICDL2008， IEEE International Conference， June 30 2008：1～4
[2] 吕玮，吴广宁，周利军，刘君，彭刚，高宗宝. 采用介电频谱法分析评估油纸绝缘的微水质量分数[J]. 西南交通大学电气工程学院，2010年12期
[3] 王世强，魏建林，杨双锁，董明，张冠军，刘孝为. 油纸绝缘加速热老化的频域介电谱特性[J].中国电机工程学报，2010年第30卷第34期
关键词：变压器；绝缘油；响应技术；应用分析
中图分类号：TM855
1 概述
对电力变压器油纸绝缘系统老化的研究已经过了40余年的历程，然而已用于变压器绝缘老化状态诊断的糠醛、聚合度、油中溶解气体等方法。但是这些方法由于本身也存在一定的缺陷，且需要取油样和纸样进行测量，给实际工作带来诸多不便。
质损耗响应技术作为绝缘性能测试的一种方法，是一种运用介质响应法检测变压器绝缘状态的方法，具有抗干扰能力强和携带信息丰富等应用优势，该评估方法包括：基于时域响应技术的回复电压法（RVM）、极化去极化电流法（PDC）和基于频域响应的频域谱法（FDS）。
其中，FDS是利用介质在交流电压下的极化特性，通过外加正弦电压，测量流过试品的电流峰值与相位，从而得到相对介电常数、介质损耗角正切值 、复容率等与频率有关的极化参数的变化情况。FDS 具有优良的虑噪性能，尤其是在高频条件下，这一特点使得FDS法在研究低介质损耗材料方面具有重要的优势。本文从FDS法出发，就其具体的分析内容进行总结分析
2 FDS响应技术的诊断研究
对油纸绝缘老化状态的监测方法主要可分为物理化学诊断方法和电诊断方法两大类。其中关于化学诊断方法的研究较为成熟，有油中微水分析、溶解气体分析和糠醛含量分析等；FDS变压器绝缘性能的诊断方法是近期发展起来的检测方法，主要是由于电介质极化现象引起的，而电介质的极化受到温度、水分、老化程度等多种因素的影响。该方法主要从以下几个方面进行分析：
2.1 老化的影响
通过对不同老化状态的油纸绝缘试品进行FDS试验，发现随着老化加剧介电损耗越大，相对介电常数的虚部随试品老化时间的增加而增大，而实部基本不变。且低频区 有最大值。
随着老化时间的增加， 增大，在高中频带 和功率因数 的幅值重合性好，在低频带（低于1Hz）两者分开，分开点的频率值取决于绝缘老化时间，频率分裂点和老化持续时间是线性的，因此可以用这一点来判断老化，水分和老化的影响也被分开。
2.2 温度的影响
通过250C、500C、580C和700C下对油纸样品进行了测量，发现随温度的增加，复电容的实部和虚部都随之增加。随着频率的增大，不同温度下复电容都趋于定值。而且随着温度升高，电容实部、虚部的交叉点向高频区移动，交叉点频率和温度之间关系基本呈指数关系。另外，随温度升高， 曲线右移，同时低频区的曲线峰值消失，在高频下曲线趋于定值。
在27 和90 分别对新油和老化油进行测量，发现从100Hz到0.1Hz， 呈一直线。新油介电损耗对温度变化不大，老化油在100Hz到0.1Hz内对温度较敏感， 曲线上移。两种油的相对介电常数在高频下恒定且重合，低频区发散性较大。随温度升高，低频区相对介电常数增大。
通过相关研究可发现，温度、水分和老化对纸板直流电导率有影响，且直流电导率对于温度的敏感度高于水分。同时，为避免非线性，外加电压不宜太高。
2.3 水分的影响
讨论了不同纸中水分，油电导率下 与频率关系曲线的不同：低频下 有最大值，高频下 有最小值，且随水分增加，最大值向高频区转移；水分增加到一定值，低频最大值消失。
通过对含水量为0.2%和2%变压器绝缘纸进行试验，发现复合电容的实部和虚部随含水量的增加而增大，不过虚部增加的幅度较大。而在含水量为1.2%、3.4%和5%的油纸样品测量后发现，随含水量增加，相对介电常数的实部和虚部在低频区随之增大，高频区不同含水量的曲线重合。
3 总结
综上所述，对FDS用于变压器油纸绝缘诊断方法在变压器绝缘性能有一定的先进性，但仍存在许多问题，主要表现在：
（1）研究表明，影响FDS反映油纸绝缘状态信息的因素较多，但是其影响因素对FDS各参数的具体影响并不明确，已有的研究只是定性的指明了影响因素对FDS参数的影响。
（2）目前关于FDS的测量结果多是对其现象的描述，还不能进行圆满的解释，更没有从电介质极化理论的本质上对其原因进行深入分析。要将频域谱法诊断油纸绝缘的状态信息应用于实际，必须进行大量试验和理论分析，进一步研究、总结规律，并对其结果进行合理解释。
（3）利用仿真与试验相结合的手段对FDS进行研究目前还鲜有报道。
（4）如何将频域谱法与时域的回复电压法、极化去极化电流法相结合，建立三种方法综合的油纸绝缘老化无损评估模型，获得评估变压器老化的介电响应综合特征参量。
因此，为了更好的用频域谱法诊断变压器油纸绝缘的状态信息，解决目前FDS存在的问题和不足，对其进一步深入研究具有重要的理论和实际意义。
参考文献：
[1] Lundgaard L E， Linhjell D， Hestad O L， Borlaug J T. High frequency dielectric response of paper/oil insulation[C]. Dielectric Liquids， 2008， ICDL2008， IEEE International Conference， June 30 2008：1～4
[2] 吕玮，吴广宁，周利军，刘君，彭刚，高宗宝. 采用介电频谱法分析评估油纸绝缘的微水质量分数[J]. 西南交通大学电气工程学院，2010年12期
[3] 王世强，魏建林，杨双锁，董明，张冠军，刘孝为. 油纸绝缘加速热老化的频域介电谱特性[J].中国电机工程学报，2010年第30卷第34期