頻域介電譜原理分析及其在油紙絕緣診斷上的應(yīng)用

戴靜 楊冰

摘 要：頻域介電譜法可在較窄頻帶及較低電壓下測(cè)量，具有抗干擾性能強(qiáng)，且攜帶信息豐富等優(yōu)勢(shì)，更適用于大型電力設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。本文分析了頻域介電譜原理及Debye模型的介電響應(yīng)相關(guān)理論，并簡要介紹頻域介電譜在油紙絕緣診斷上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：頻域介電譜；介電常數(shù)；介質(zhì)損耗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.151

0 引言

在微觀和更廣泛的宏觀領(lǐng)域中，每種絕緣材料內(nèi)部都是由正負(fù)電荷相互平衡的分子構(gòu)成，一旦對(duì)電介質(zhì)兩端施加電壓，夾在電極間的電介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生彈性位移[1]，并在電介質(zhì)表面產(chǎn)生偶極子取向現(xiàn)象，且在宏觀上顯示電性，這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化。

1 頻域介電譜絕緣診斷原理

2 線性絕緣系統(tǒng)的等效擴(kuò)展Debye模型

圖1為線性絕緣系統(tǒng)的等效擴(kuò)展Debye模型，在外加電場(chǎng)作用下，任何電介質(zhì)都會(huì)發(fā)生介電現(xiàn)象，油紙絕緣的松弛極化程度能夠直接反應(yīng)其老化信息，進(jìn)而可通過Debye模型中電阻和電容的參數(shù)變化來評(píng)估變壓器油紙絕緣的老化狀態(tài)。

當(dāng)其它參數(shù)均為已知時(shí)，式（2-2）到（2-4）是僅依賴于頻率的代數(shù)方程，可知頻率是直接影響電介質(zhì)復(fù)電容、復(fù)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)的參數(shù)值。

3 頻域介電譜在油紙絕緣診斷上的應(yīng)用

頻域介電譜法是基于頻域分析的測(cè)量方法，在頻域內(nèi)，通過外加正弦電壓，利用介質(zhì)在交流電壓下的極化特性，測(cè)量流過絕緣試品的電流峰值和相位，得到不同頻率下的損耗因數(shù)、相對(duì)介電常數(shù)和復(fù)電容等值。

從圖2中可以看出，隨著頻率的降低，介質(zhì)損耗因數(shù)逐漸增大[4]。油紙中水份含量的增減和老化程度的大小將直接影響曲線高頻和低頻處發(fā)生上下平移，隨著老化程度的加深，油的電導(dǎo)率也隨之增大，導(dǎo)致曲線中段向右平移。

4 結(jié)論

本文介紹了頻域介電譜原理、Debye模型的介電響應(yīng)相關(guān)理論和其在油紙絕緣診斷上的應(yīng)用。利用電介質(zhì)極化理論來具體分析油紙絕緣老化狀態(tài)，應(yīng)用介電譜理論理解其老化機(jī)理，并逐步應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，對(duì)油浸式電力變壓器等高壓設(shè)備的絕緣診斷具有深遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜乾棟，吳治誠等.氣—固絕緣分界面電荷積聚模型及數(shù)值計(jì)算 [J].高壓電器，2017，53（02）：14-18.

作者簡介：戴靜（1988-），女，北京人，碩士研究生，工程師，主要研究方向：基于介電譜分析的變壓器油絕緣診斷技術(shù)。