电力变压器油纸绝缘老化状态评估的介损监测与数据分析方法

引言

电力系统能量传输中，电力变压器属于关键设备，其核心组成部分的油纸绝缘系统，长时间受诸如温度、电场、湿度等因素的作用，会逐渐老化，容易导致设备出现故障，更甚者造成停电等事故。介损监测是一种能够有效反映绝缘性能的方式，其可以借助介质损耗角正切值的改变，捕捉绝缘老化呈现的特征。目前传统的绝缘评估办法大多依靠离线试验，存在时效性欠佳、数据比较单一等状况，很难全方位地反映绝缘老化的实际状态。所以，开展对油纸绝缘老化状态评估的介损监测以及数据分析方法的研究，对于增强变压器状态的感知水平、确保电网能够稳定可靠地运行，具备重要的现实价值。

一、油纸绝缘老化的内在机理及介损监测的基本原理

（一）油纸绝缘发生老化的主要作用机理

油纸绝缘系统是由绝缘纸、绝缘油以及与之相关的辅料所构成，在长时间的运行过程中会面临多种不同类型的老化因素。其中，热老化属于最主要的引发因素，当处于高温状态时，会使绝缘纸中的纤维素发生降解反应，进而产生诸如水分、酸类等老化产物，从而让绝缘强度有所降低；而电老化是由局部电场出现集中情况所引发的，很有可能造成绝缘油出现分解现象、纸层被击穿，最终形成局部放电的通道；另外，如湿度超标的环境因素，会加快纸材吸收潮气的速度，使绝缘性能进一步朝不好的方向发展。这些老化进程彼此叠加，使油纸绝缘的介电性能逐渐地出现劣化现象，到最后对变压器的安全运转造成影响，所以需要借助有效的办法捕捉老化的特征。

（二）介损监测的基本原理

介损监测是依据绝缘介质在交变电场中所呈现的能量损耗特性开展的，其借助对介质损耗角正切值（tanδ）的测定，呈现出绝缘的实际状态。当油纸绝缘出现老化状况时，绝缘纸内部的纤维素聚合程度会有所降低，同时绝缘油中的极性杂质数量会增多，这就使介质的极化损耗以及电导损耗都有所增加，进而致使介损值也不断增大。介损监测能够采用在线或者离线的方式实施，在线监测是通过安装传感器，持续且实时地收集变压器绝缘套管的介损信号，而离线监测则是在设备处于停电的状态下，运用专门的设备进行测量。在监测进程中，必须将温度、电场强度等干扰要素排除在外，从而保证所获取的数据能够如实地体现绝缘老化的程度，进而为后续所开展的评估工作给予可靠性的参考依据。

二、油纸绝缘老化状态开展评估的传统方式及其存在的问题

（一）传统评估方法概述

传统的油纸绝缘老化评估工作，大多依靠离线开展的试验以及针对单一指标展开的分析。离线进行的试验涵盖了绝缘油击穿电压的测试、纸材聚合度的检测、油中溶解气体的分析等项目，其通过对绝缘油物理化学指标以及纸材机械性能进行检测判定绝缘老化程度。在现场开展评估时，经常将介损值的绝对阈值当作判定的标准，一旦测量得到的值超出了规定的限制数值，便认定该绝缘出现了老化现象。

（二）传统方法的局限性

传统评估方法展现出较为显著的局限性：其一，离线试验必须在停电的状况下开展，实时监测的达成具有一定难度，这或许会使绝缘老化的关键变化阶段被错过；其二，采用单一指标进行评估不够周全，介损值会显著受到温度、湿度等环境因素的影响，仅依据介损绝对值很容易出现误判；其三，对老化趋势的动态分析有所欠缺，绝缘性能未来的变化趋势难以被预测，这有可能造成检修不足或者过度检修的情况出现。在新型电力系统中，变压器的运行工况呈现出更为复杂的态势，传统的评估方法已然难以契合精准化以及智能化状态评估需求，迫切需要对其展开优化与升级。

三、依托介损监测以及数据分析开展的老化评估改进方法

（一）融合多参数的介损监测体系

搭建融合多参数的介损监测系统，增强对老化特征的捕捉效能。在线监测进程中，同时收集介损数值、绝缘温度、运行电压等各类参数，借助温度补偿的计算方法，排除环境因素给介损数据带来的干扰，保证在不同工作状况下数据具备可比性。将如油中水分的含量、纸材的聚合度等离线试验数据进行结合，构建多维度的特征矩阵，全方位地体现绝缘老化的状况。

（二）全生命周期数据分析方法

运用全生命周期的数据分析手段，探寻老化趋势所蕴含的规律。借助构建变压器介损监测的数据库，将设备自投运以来的介损历史数据、检修的详细记录、运行时的各种工况等相关信息加以存储，利用趋势分析的算法识别介损值长时间的变化规律，综合考虑绝缘老化的内在机理搭建数据模型。将当下的介损数据与历史同一时期、相同类型设备的数据进行比较，进而判断老化的速率以及严重程度。将状态预测算法予以引入，凭借历史走势对未来介损值的变动情况展开预估，预先对绝缘性能出现劣化的风险进行警示，为拟定具有针对性的检修策略给予支撑，达成由“事后采取补救措施”向“事前开展预防工作”的转变。

（三）评估结果的可视化呈现与实际应用

促进评估结果以直观可视的方式呈现出来，并推动其在实际场景中的运用，进而提高决策效率。将介质损耗数据、设备老化的发展趋势、潜在风险的等级等各类信息，借助图表、热力图等直观的形式予以展示，让运维工作人员能够迅速知晓绝缘的实际状态。构建评估结果和检修策略之间的关联机制，倘若评估结果表明绝缘呈现出轻度老化的状况，那么可以适当增加监测的频率；如果存在严重的老化风险，就需及时安排设备的检修工作或者进行更换。

（四）环境干扰的自适应修正机制

构建环境干扰的自适应修正体系，以确保评估数据的精确性。鉴于温度、电场强度、湿度等环境要素对介损监测产生的干扰，研发动态的修正模式，借助实时收集环境参数和介损数据之间的关联状况，生成用以补偿干扰的系数。比如，处于高温的环境中，自动启用温度-介损的修正曲线对测量所得数值予以校准；若湿度超出规定标准，结合绝缘纸吸收潮气的特性调整介损评估的界限值。与此同时，引入针对设备个体差异的补偿算法，依据变压器的具体型号、实际运行的年限以及过往历史状态等特征，构建具备个性化的修正参数库，以此规避由于设备个体之间存在的差异而引发的评估偏差情况。借助自适应的修正机制，能够让介损数据在复杂的环境条件下，依旧可以如实地反映出绝缘老化的实际状态，从而为开展精准评估工作提供具备可靠性的数据根基。

四、结论

凭借介损监测以及数据分析开展的电力变压器油纸绝缘老化评估办法，借助多参数融合监测、全生命周期数据分析还有可视化运用，切实地填补了传统办法所存在的局限之处。此办法能够精确地察觉绝缘老化的细微特点，达成老化状态的动态评测以及趋势预估，为变压器状态的检修给予科学的凭据。实际情况显示，该办法的运用能够提高电网设备运维的精确性与经济性，降低故障发生的可能性。在未来，有必要进一步对具备抗干扰能力的算法以及用于预测的模型予以优化处理，从而增强其在复杂工作状况下的适应性能，这样可给电力变压器达成安全且可靠的运行态势提供更坚实牢固的技术保障。

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