频域介电谱原理分析及其在油纸绝缘诊断上的应用

戴静 杨冰

摘 要：频域介电谱法可在较窄频带及较低电压下测量，具有抗干扰性能强，且携带信息丰富等优势，更适用于大型电力设备的现场检测。本文分析了频域介电谱原理及Debye模型的介电响应相关理论，并简要介绍频域介电谱在油纸绝缘诊断上的应用。

关键词：频域介电谱；介电常数；介质损耗

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

0 引言

在微观和更广泛的宏观领域中，每种绝缘材料内部都是由正负电荷相互平衡的分子构成，一旦对电介质两端施加电压，夹在电极间的电介质内部发生弹性位移[1]，并在电介质表面产生偶极子取向现象，且在宏观上显示电性，这种现象称为电介质的极化。

1 频域介电谱绝缘诊断原理

2 线性绝缘系统的等效扩展Debye模型

图1为线性绝缘系统的等效扩展Debye模型，在外加电场作用下，任何电介质都会发生介电现象，油纸绝缘的松弛极化程度能够直接反应其老化信息，进而可通过Debye模型中电阻和电容的参数变化来评估变压器油纸绝缘的老化状态。

当其它参数均为已知时，式（2-2）到（2-4）是仅依赖于频率的代数方程，可知频率是直接影响电介质复电容、复介电常数和介质损耗因数的参数值。

3 频域介电谱在油纸绝缘诊断上的应用

频域介电谱法是基于频域分析的测量方法，在频域内，通过外加正弦电压，利用介质在交流电压下的极化特性，测量流过绝缘试品的电流峰值和相位，得到不同频率下的损耗因数、相对介电常数和复电容等值。

从图2中可以看出，随着频率的降低，介质损耗因数逐渐增大[4]。油纸中水份含量的增减和老化程度的大小将直接影响曲线高频和低频处发生上下平移，随着老化程度的加深，油的电导率也随之增大，導致曲线中段向右平移。

4 结论

本文介绍了频域介电谱原理、Debye模型的介电响应相关理论和其在油纸绝缘诊断上的应用。利用电介质极化理论来具体分析油纸绝缘老化状态，应用介电谱理论理解其老化机理，并逐步应用到现场检测，对油浸式电力变压器等高压设备的绝缘诊断具有深远意义。

参考文献：

[1]杜乾栋，吴治诚等.气—固绝缘分界面电荷积聚模型及数值计算 [J].高压电器，2017，53（02）：14-18.

作者简介：戴静（1988-），女，北京人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：基于介电谱分析的变压器油绝缘诊断技术。