绝缘状态评估

电力变压器复合油纸绝缘状态的准确诊断对电力系统安全稳定运行以及设备自身运维具有重要指导意义。针对油纸绝缘介电响应少数特征量评估和未考虑系统随机性导致评估不准确的问题，提出基于灰色关联分析(grey relational analysis, GRA)与聚类云模型的评估方法。首先，基于回复电压法和扩展德拜模型提取5个相关特征量，建立油纸绝缘状态评估体系。然后，针对多特征量在反映绝缘状态的敏感性差异，采用组合赋权法综合GRA和改进层次分析法，避免了数据信息丢失，使权重分配更加合理。最后，利用云模型雾化特性反映数据随机性，全面考虑评估指标等级分类边界的随机性和模糊性后构建了聚类云模型隶属度选择器。通过多台不同糠醛含量变压器实测数据进行验证表明，该评估方法不仅能够准确反映变压器实际绝缘状态，而且能体现其劣化趋势，为检修策略的制定提供参考依据。

电力电缆逐渐成为城市配网电力输送的主要方式。我国从上世纪七十年代开始规模化使用交联聚乙烯（XLPE）电缆，目前配电电缆数量较大、运行条件复杂、应用年限较长，老化问题目益凸显。根据北京公司2009-2014年对各电压等级电缆的故障率的统计数据，中低压电缆的故障率最高，其中以10kV电缆的故障对系统运行影响最为频繁。除去用户侧设备失效和外力破坏等非维护性故障，进水受潮、绝缘老化等绝缘缺陷是引发电缆线路故障的主要原因。 配电电缆绝缘状态评估技术研究主要面临如下几个问题：缺乏关键评估指标用以定量评估配电电缆的绝缘状态。现场检测缺乏相关的成套设备，也缺乏明确的现场操作方案、流程，无法实现标准化应用。缺乏配电电缆带电情况下的快速绝缘状态检测评估方法和系统。 为此项目组瞄准一线生产实际需求，针对上述难题开展研究工作，在“电力电缆老化程度量化评估成套检测设备”和“便携式谱波法电力电缆带电检测系统”研发和应用方面进行突破，实现提升配电网供电可靠性和提高配电电缆运维经济性的应用目标。

油纸绝缘作为油浸式电力变压器的重要组成部分，其绝缘状态的可靠对维护变压器的稳定运行至关重要。为准确获得油纸绝缘频域介电响应特性与其绝缘状态的关系，开展了老化、受潮油纸绝缘试样的频域介电响应测试，并基于扩展Debye模型，提出了采用改进非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm，NSGA）的油纸绝缘宽频介电特征参数的识别方法，通过油纸绝缘复电容的频谱曲线，完成了扩展Debye模型特征参数的准确提取。考虑特征参数信息熵的权重关系，建立了模型特征参数与绝缘水分含量及老化程度的定量表征方程。通过该方法可实现油纸绝缘状态的量化分析，为油浸式电力设备绝缘状态的准确评估提供理论支撑。

针对大型电力变压器和油纸绝缘套管受潮缺陷导致的绝缘性能下降问题，本项日系统梳理总结变压器油纸绝缘套管典型缺陷，仿真分析不同缺陷类型的电场分布特性，建立油纸绝缘套管复合工况试验平台，试验研究油纸绝缘套管典型缺陷劣化机理及关键特征量，提出基于DS等特征量的油纸套管受潮检测方法，并在全网范围推广应用；项目通过建立大型变压器外部大气水分、器身内部气相及固体绝缘中水分交互扩散、迁移的微观动力学模型，揭示了大型变压器充气状态下绝缘受潮与水分动态平衡机理，研发适于大型变压器绝缘受潮现场干燥的低频短路加热与移动气相干燥装置，提出了变压器现场绝缘干燥技术作业规范，解决了大容量变压器绝缘老化受潮后绝缘现场干燥难题。项日研究成果作为南方电网500kVG0E型主变套管重大隐患排查治理工作的主要依据，2017年至2018年，成功应用于全网范围内197支G0E型油纸绝缘套管的FDS普测分析工作，其中，有效检测出绝缘缺陷套管5支，缺陷检测准确率达100%。 项目提出的大型变压器现场绝缘恢复技术的工艺流程成果在多个直流工程中获得应用，在从西、贺州、普洱、东方4座变电站共14台变压器的现场绝缘状态评估及绝缘恢复工作取得良好效果。 项目研究成果有效降低变压器、套管绝缘失效带来的系统运行风险，提高了南方电网主网的安全稳定运行水平，对提高系统可靠性具有突出工程价值，对全网五省区生产、商业用电和居民生活用电起到保障作用，具有十分重要的社会效益。解决了大容量换流变压器运输、贮存受潮后绝缘现场恢复难题。

项目解决了行业内关于GIS局部放电检测时无法判断缺陷类别、放电严重程度的难题，项目开发的基于多特征量的GIS绝缘状态评估系统将理论成果转化为操作性和实用性较强的软件，填补了该领域的空白。另外，项目成果在江苏电网已经成功应用了两年多，获得了大量的分析案例，取得了较好的经济效益和社会效益，也进一步验证了项目成果的可行性、有效性。综上所述，该项目成果可在行业全面推广，彻底解决困扰GIS绝缘状态评估技术的难题，应用前景较好。

交联聚乙烯绝缘高压直流电缆是实现多端柔性直流输电的关键技术。我国自2012年起，先后有±160kV、±200kV、±320kV交联聚乙烯绝缘高压直流电缆与柔性直流输电工程成功投入运行，在电压等级上实现 了三级跳式的跨越，电缆运行状态和故障隐患点是普遍关心的问题。本文介绍了一起舟山柔性直流输电工程士200kV高压直流电缆双极短路故障，对故障电缆进行了解体检查、击穿通道观察、以及介电、理化性能评估， 从电缆设计绝缘水平、劣化和空间电荷的影响、单极接地故障过电压特性及其对直流电缆运行击穿特性的影响等方面分析了故障原因。