提高介质损的测量精度判断电力变压器的绝缘

韩 东

(新疆石河子职业技术学院，新疆 石河子 832000)

1 介质损失测量意义

据资料显示，2013-2018年，我国变压器产量分别为15.2亿KVA、17.0亿KVA、16.5亿KVA、16.7亿KVA、15.9亿KVA和17.6亿KVA，产量呈现明显的波动变化。2013-2018年，中国变压器产量增速分别为6.43%、11.69%、-2.76%、-4.50%和17.6%，受到经济下行压力加大等因素的影响，变压器市场需求萎缩。基于我国电力变压器技术的发展水平，提升介质损失测量精度有助于明确电力变压器的技术缺陷，支持技术人员和研发人员对电力变压器的系统结构、功能设定进行合理优化，有效提高我国电力变压器的绝缘稳定性。公开资料显示，2011-2017年，中国变压器相关技术专利申请数量分别为5753件、7932件、8954件、7575件、11409件、12844件、14106件，呈现了明显的上升趋势，意味着我国高度重视电力变压器技术的发展。2011-2018年，中国电力变压器行业销售收入分别为1784.36亿元、1950.0亿元、2263.0亿元、2482.23亿元、2429.36亿元、2726.75亿元、2693.55亿元和2850.5亿元，销售增速分别为9.3%、16.1%、9.7%、-2.1%、12.20%、-1.2%、5.8%，数据表明，我国具有庞大的电力变压器市场规模，介质损失是绝缘介质在交流电场作用下的能量损失，对于判断电力变压器的绝缘能力，分析电力变压器的运行稳定性具有重要意义。

2 介质损测量精度提升措施

2.1 消除电场干扰

相关调查研究表明，介质损测量精度与电场干扰具有密不可分的关系，因此，可通过消除电场干扰，提高介质损的测量精度。以下对其进行具体介绍：

基于电力变压器绝缘判断的重要性，在介质损测量中消除电场干扰主要有3种方法，分别为屏蔽法、倒相法和移相法。基于电场干扰的产生来源和介质损失的产生原因，屏蔽法在精度提升上主要来源于被试品的隔离，金属罩和金属网罩可有效屏蔽电场干扰信息，使得介质损失的测量环境得以大大优化；倒相法在介质损测量精度提升中具有较大的优势，其原理在于由A、B、C3项轮流选取试验电源，在正反2种极性下，对测试对象的介损值进行获知，继而在3项中选取正反2种极限下介损值差值最小的一组，将其和介质损失测试结果的平均值作为介质损失的近似值。移相法与倒相法在提升介质损失测量精度原理上具有较大的相似性，该方法主要利用调节移相器的方式，使得可测量的介质精度与真实值一致，接着通过反向测量，取二者的平均值得到最终测量结果。屏蔽法、倒相法和移相法在消除电场干扰上具有明显的作用效果，可切实提高介质损测量精度，支持相关技术人员分析电力变压器的绝缘性能和绝缘稳定性。

2.2 消除表面泄露

近年来，我国电力基础设施建设规模逐步扩大，电力变压器的应用环境呈现了明显的复杂性演变趋势，电力变压器运行环境中存在的化学元素以及空气中存在的水分均将对介质损的测量精度产生影响。因此，可通过消除表面泄漏，有效提高介质损的测量精度，以下对其进行介绍：

在实际测量中，考虑到表面泄漏对介质损测量值的影响，可应用屏蔽原理排除试验现场的无关因素和影响因素，研究表明，软裸金属线和金属片对于屏蔽外界无关因素和清除表面泄漏电流具有多样性优势。因此，可在介质损失测量中采用软裸金乳腺或金属片在试品表面形成屏蔽环，将屏蔽环与电桥屏蔽连接，使得表面的泄漏电流可与桥臂隔离。值得一提的是，要想在保证介质损失测量精度的前提下减小对原电场分布的改变，应尽量使屏蔽环的装设靠近CX接线端。基于电流表面泄漏对介质损失测量精度的影响，笔者研究了电流表面泄漏的原因，得知试品电容量较小和表面受潮脏污对表面泄露电流流量的影响较为明显。因此，在电力变压器运行管理中相关维护检修人员应加强环境管理，定期对电容器表面进行脏污清理，避免运行环境湿度过大。

2.3 消除磁场干扰

研究表明，电磁干扰对介质损失测量精度的影响十分明显，因此，可通过消除磁场干扰提高介质损失测量的精度。

在实验前，相关测量人员可对测试环境中的磁场干扰进行测试，深入分析磁场干扰的来源，并进行针对性排除和治理。磁场干扰检测中主要的检测方法是接通电桥电源观察检流计开关在断开位置时光带的拓展情况，若出现光带宽度拓展现象，则表明试验环境中存在磁场干扰现象，测量人员可根据光带拓展的宽度来判断磁场干扰的实际效果。若光带拓展宽度较宽，则意味着实验环境中磁场干扰的强度较大，而光带宽度越小，则意味着磁场干扰的强度越小。消除磁场干扰常用的方式是隔离干扰源，实验人员应将电桥分布位置尽量远离干扰源，或采用转动电桥的方式分析光带宽度的拓展情况，选取光带宽度拓展最小的位置进行介质损失测量，保证电力变压器绝缘精度判断的准确性。

2.4 消除温度影响

为明确温度对电力变压器介质损失测量精度的影响，便于比较设备绝缘情况，以油浸式电力变压器为基础，设定绕组介质损失在5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃和60℃条件下的换算系数分别为1.15、1.3、1.5、1.7、1.9、2.2、2.5、3.0、3.5、4.0、4.6和4.5，电力变压器介质损失将随着温度的升高而升高。研究表明，35kV以下高压绕组电压等级的电力变压器介质损失允许值在温度10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃和70℃下分别为1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、6.0和8.0；35KV以上高压绕组电压等级的电力变压器介质损失允许值在温度10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃和70℃下的值分别为1.5、2.0、3.0、4.0、6.0、8.0和11.0。由于我国电力基础设施建设规模较大，电力变压器的分布环境较为复杂，电力变压器的实际平均运行温度难以测定，为保证介质损失测量结果的精确性，测量人员需要将测量环境中的温度控制在10～30℃以内，以保证电力变压器绝缘分析结果准确性。

3 基于介质损的电力变压器绝缘判断

3.1 人工神经网络法

人工神经网络是人工智能领域新兴的研究热点，是以人体的神经网络为基础研发的信息模型，具有较高的信息传输效率和较为稳定的运算结构，目前，我国正全面推进现代化建设，电力变压器运行环境较为复杂，在判断电力变压器绝缘性能的过程中可以有效应用人工神经网络法。

人工神经网络法具有非线性特征、非局限性特征、非常定性特征、非凸性特征，前向网络和反馈网络能够有效整合电力变压器运行环境中的绝缘信息，导出介质损失测量结果，支持相关技术人员对绝缘介质的损失情况进行判断，并以此为基础推断电力变压器的绝缘性能和绝缘稳定性。人工神经网络法可用于电力变压器的绝缘老化诊断，人工神经网络中的TIFDANN结构可模拟电力变压器的运行环境，揭示电力变压器的运行机制，借助反向网络形成介质损失检测模块，更好地处理电力变压器绝缘老化诊断中的模糊问题，深入挖掘电力变压器绝缘老化的产生来源。由此可知，人工神经网络法在基于介质损的电力变压器绝缘判断中的应用可支持技术人员和电力网络维护人员提高绝缘诊断效率和绝缘诊断的精准性[1]。

人工神经网络法在电力变压器绝缘判断中还具有自主学习优势、联想储存优势和高速寻求最优化解的优势，自主学习优势主要体现在技术人员输入介质损失检测图像样板以及对应的识别结果后，人工神经网络就会自动学习这种介质损失的检测规律，合理预测电力变压器的绝缘损失情况，有助于电力系统维护检修人员提高设备管理的有效性，降低电力系统运行风险。人工神经网络法在基于介质损的电力变压器绝缘诊断中所体现出的联想储存功能是依托其反馈网络实现的，这种联想储存功能可支持技术人员掌握电力变压器绝缘性能的变化规律，继而优化电力变压器的技术设计和能力设计[2]。人工神经网络可利用神经生理与认知科学研究人类思维及智能机理，其在高速寻求最优化解上所体现出来的优势可有效提高介质损失测算的效率，利用计算机的高速运算能力，有效明确电力变压器的绝缘状态。

3.2 物联网测算

物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，可利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联进行计算处理和知识挖掘，物联网测算在电力变压器绝缘分析中具有较高的作用优势。

相关调查表明，2015-2019年，我国物联网市场规模分别为7500.0亿元、9400.0亿元、11731.0亿元14558.0亿元、17994.0亿元，市场规模增速分别为25.33%、24.80%、24.10%和23.60%，预计2020年，我国物联网市场规模将达到22079.0亿元。由此可知，物联网在电力系统中的应用具有坚实的基础，基于介质损测算的电力物联网绝缘判断对于维护电力系统正常运行状态具有举足轻重的意义和影响，物联网测算技术能够与电力变压器相连接，分析电力变压器的运行稳定性，根据电力变压器的运行状态计算电力变压器绝缘介质的损失量，技术人员可在电力变压器运行环境中灵活布设智能传感器，对电力变压器的运行状态信息进行实时获取，在客户端分析电力变压器的绝缘信息和绝缘状态，以此导出绝缘介质的损失量，判断影响绝缘介质测量精度的相关因素。如：电场干扰、磁场干扰、表面泄漏和温度影响等，计算影响因素的影响系数，借助互联网平台进行系数测算和偏差修正，使电力变压器绝缘判断具有较高的精准性。

4 结语

总而言之，当前我国正处于现代化建设的关键时期，基于电力变压器在电力系统中的重要地位，应以提升介质损失的测量精度为基础，精准判断电力变压器的绝缘性能。研究表明，消除电场干扰、表面泄漏、磁场干扰和温度影响可有效提高介质损失的测量精度，而人工神经网络算法和物联网测算可基于介质损失测量结果判断电力变压器的绝缘性能。