频域介电谱做法

基于频域介电谱的油纸绝缘宽频等效模型参数辨识研究杜林;杨峰;蔚超;王有元;吴雄;冉鹂蔓【摘要】To provide underlying knowledge for interpretation of frequency domain spectroscopy (FDS) measurements and characterization of oil-impregnated paper (OIP) insulation status, FDS properties were investigated first in this paper based on the extended Debye model (EDM). In particular, a method was proposed to determine values of the resistor and the capacitor in each branch of the EDM using FDS curves. First, two real-life OIP condenser bushings were employed, in which moisture ingress was simulated at different levels, and the FDS curves of the two bushings were measured. Thereafter, a fusion method integrating the genetic and Levenberg-Marquardt algorithms was employed to calculate the model parameters, which solves the problem of pool matching between the EDM and FDS. In this sense, a wide-band model (in the frequency orders between 10?3~103Hz) of dielectric response of OIP insulation has been established. Further, the recovery voltage method (RVM) curves of the two bushings were transformed from the resulted EDM. By comparative analysis with the measured RVM results, the proposed method is proven to feature good universality in time and frequency domain. This work presents indications for the quantitative assessment of OIP insulation condition as further research.%为充分解释频域介电谱(FDS)的测量结果,并为提取油纸绝缘状态特征量提供基础,基于扩展德拜模型(EDM),提出一种利用 FDS 曲线辨识 EDM 各支路阻容参数的有效方法.采用两支经不同程度模拟受潮处理后的真型油纸电容式套管,首先测量其FDS曲线,并通过遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的融合方法进行EDM的参数辨识,有效解决了EDM对FDS重构匹配度差的问题,进而建立在10?3~103Hz量级范围内的油纸绝缘宽频介电响应等效模型.进一步采用模型参数转换得出时域中的回复电压法(RVM)谱图,并通过对比实测 RVM 谱图,最终验证该参数辨识方法同时具有良好的时频域一致性,可为进一步开展油纸绝缘状态的定量评估提供依据.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2018(033)005【总页数】9页(P1158-1166)【关键词】油纸绝缘;频域介电谱;扩展Debye模型;参数辨识【作者】杜林;杨峰;蔚超;王有元;吴雄;冉鹂蔓【作者单位】输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;国网江苏省电力公司电力科学研究院南京 211103;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;国网四川省电力公司眉山供电公司眉山 620010;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TM855油纸（Oil-Impregnated Paper, OIP）绝缘系统广泛用作油浸式电气设备的绝缘介质[1,2]。

频域介电谱
频域介电谱（Frequency Domain Dielectric Spectroscopy，简称FDS）是一种用于测量物质介电常数随频率变化的电磁波技术。

它主要测量物质在电场作用下的极化程度，进而推导出物质的介电常数。

频域介电谱的原理是，将物质放置在一个电容器的电极板之间，然后施加不同频率的电信号。

随着频率的变化，电极板之间的电场也会发生变化，从而引起物质的极化。

通过测量电极板之间的电容变化，可以计算出物质的介电常数。

频域介电谱可以用于研究物质的分子结构和性质，如聚合物、生物大分子、纳米材料、电解质溶液等。

它可以提供物质的介电性能、松弛现象、相变温度等信息，对于材料研究和开发具有重要意义。

实验五 材料的介电频谱测量一． 原理在交变电场作用下，电介质有弛豫现象，电介质的电容率是与电场频率相关的，描述这种关系的方程称为德拜方程，其表示式如下：[][]22022''22')0(tan 1)0(1)0(τωεεωτεεδτωεεετωεεεε∞∞∞∞∞+-=+-=+-+=r温度对弛豫极化有影响，因此也影响到介质损耗功率P w 、介电常数εr 、损耗角正切tanδ的变化。

温度升高，弛豫极化增加，且离子间易发生移动，所以极化的弛豫时间τ减小。

具体情况可结合德拜方程分析。

+二． 实验仪器设备本实验采用LCR 数字电桥和高低温试验室，进行电容器介电频谱的测量，可同时自动获得主参数电容量（C ）和辅参数损耗角正切值（D ）或品质因子（Q ），其中的电容量C 结合样品的几何参数后，可计算出相应的介电系数εr 。

三． 测量准备1、对待测样品进行编号，并测量样品的直径和厚度，记录下来。

2、打开高低温试验箱的样品室，将待测样品按编号依次用电烙铁焊在样品盒上，关上样品室的门。

m T 图 P w 、tanδ、εr 与温度T 的关系四．测量步骤1. 依次打开高低温试验箱、惠普LCR测试仪、电子转换开关、计算机的电源，打开“LRC 实验控制平台”软件。

2. 在LRC实验控制台左边的工具栏中打开“C”文件夹。

3. 双击“频谱实验”，对实验参数进行设置，如图1所示。

(1) 温度值：频谱实验的固定温度值，即室温；(2) 测试频率的选择：选择自定义，在频率分布的小窗口中输入需要测试的频率值并回车以确定，50Hz、100Hz、500Hz、1KHz、5KHz、1MHz、5MHz、10MHz、50MHz、100MHz；(3) 样品选择：有C（圆片型）、D（其他定型样品）、I（不规则样品）可供选择，在下面的样品通道中双击通道号对样品的参数进行设置。

4. 点击“直接进入实验”，进入实验窗口。

5. 实验窗口实时显示测试数据，通过点击左下方的页面切换，可以在测试数据和曲线图之间切换。

电力变压器绝缘状态评估方法研究发布时间：2021-05-28T07:25:04.320Z 来源：《学习与科普》2021年3期作者：董云鹏杨牛[导读] 现在我国特高压和超高压输电的迅速发展，油浸式变压器由于其绝缘性能优异在电能传输中起到了不可替代的作用油浸式变压器的绝缘结构主要由复合油纸绝缘组成，油纸绝缘的绝缘状态决定了油浸式变压器的使用寿命电介质损耗按其形成机理可分为电导损耗、共振损耗和弛豫损耗 [10]。

国网山东省电力公司费县供电公司山东临沂 276000摘要：本文以层次分析法为基础，首先对影响电力变压器绝缘状态的因素进行分析并分类，然后对状态等级进行划分，通过获取指标权重并与健康度结合确定评估状态等级。

最后通过实例分析证明此方法能有效辨别电力变压器绝缘健康状态等级。

关键词：层次分析；电力变压器；绝缘状态；健康度引言现在我国特高压和超高压输电的迅速发展，油浸式变压器由于其绝缘性能优异在电能传输中起到了不可替代的作用油浸式变压器的绝缘结构主要由复合油纸绝缘组成，油纸绝缘的绝缘状态决定了油浸式变压器的使用寿命电介质损耗按其形成机理可分为电导损耗、共振损耗和弛豫损耗 [10]。

前两者分别与电介质的电导电流和共振极化过程有关，弛豫损耗则是由弛豫机构极化引起。

去极化电流仅由变压器的弛豫机构产生与变压器电导无关，是分析变压器弛豫机构的有效手段。

该文通过对极化去极化电流模型与原理进行研究，提出弛豫损耗模型定量变压器油纸绝缘的弛豫损耗，并提出使用弛豫损耗与去极化弛豫能量定性评估变压器绝缘状态，研究油纸绝缘老化程度对于弛豫损耗与去极化弛豫能量的影响，为发展极化去极化电流诊断法奠定基础。

1变压器绝缘产生机理及危害油浸式变压器主要的绝缘材料包括液体绝缘油和固体绝缘纸、板，绝缘材料发生理化反应后其对应的绝缘强度会有不同程度的改变。

绝缘油具有良好的导热性能和绝缘性能，绝缘油受到污染或因油中气体氧化溶解导致的变压器油的绝缘性能下降具有一定的可逆性，可以通过更换绝缘油来实现，但早期油中气体对固体绝缘材料的影响也很大。

5.2 复电阻率（CR ）法工作方法及质量评述5.2.1 CR 法方法原理复电阻率（CR ）法概述复电阻率（英文缩写CR ）法是一种高密度剖面测深方法，它采用电偶源的多道偶极—偶极排列，扫频观测径向电场的振幅—相位谱，研究被探测目标的电极化效应和近区电磁场效应所引起的谱参数异常，利用可极化物质体积含量和粒度分布与各谱参数的相关性，结合地质成矿规律，建立异常模式，判断成矿的相对有利部位，以便指导钻探。

复电阻率法用常规电阻率法的电极装置，通过供电极A 、B 向地下供入一定频率f 的交变电流I ~，并观测两个测量电极M 、N 之间同一频率的交流电位差U ~∆，传统的视电阻率表达式为：I U K i s ~~)(∆=ωρ 式中，K 为装置系数；ω=2πf 为角频率。

对均匀岩石、矿石，由激电效应引起的复电阻率随频率的变化可以由下式表示：⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=c i m i )(1111)(0ωτρωρ 式中，0ρ为频率为零时的电阻率；m 为充电率，c 为频率相关系数，τ为时间常数。

上式也被称为“柯尔—柯尔(Cole —Cole)”模型。

除激电效应外，电磁耦合频谱的低频部分也可用“柯尔—柯尔”模型来描述。

因此，当同时存在激电效应和电磁效应时，实测的复电阻率频谱可表示成两个或两个以上“柯尔—柯尔”模型之和，如下式：⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=21)(111)(1111)(22110c c s s i m i m i ωτωτρωρ 式中，1m 、1c 、1τ和2m 、2c 、2τ分别表示激电效应和电磁效应的频谱参数。

理论和实验资料表明，激电效应的时间常数1τ、频率相关系数c与导电矿物连通程度、颗粒度均匀性有关。

因此，可以根据1 、1c的1大小,按结构区分引起激电异常的极化体。

CR法测得的频谱中包含了由导电性引起的近场区电磁谱(SEM)和由电极化性引起的激电谱(SIP)。

两种谱在频带上占据不同的位置,可用Cole—Brown模型反演拟合分离。

时域和频域介电谱
周镇宏
【期刊名称】《工科物理》
【年(卷),期】1995(000)001
【摘要】时域和频域介电谱广东工学院周镇宏能谱是研究客观物质中的微观信息的有力手段．介电谱是能借的一种．介电谱研究覆盖１０’一１０‘ＨＺ共１４个数量级的广阔频程，从中可获得离子位移、价电子云畸变、缺陷位移、空间电荷态和局部电矩取向等大量信息，是揭示高分子结构和...
【总页数】6页(P1-6)
【作者】周镇宏
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】O482.4
【相关文献】
1.钨酸铅的频域和时域介电谱 [J], 许华;沈韩;王卫林;陈敏
2.变压器油纸绝缘套管受潮缺陷频域介电谱特征 [J], 张毅涛;齐波;林元棣;沈殷和;吴益明
3.基于支持向量机及频域介电谱的变压器油浸绝缘受潮状态分析研究 [J], 李云杰;张镱议;刘捷丰;张炜;杨贤;付强;杨丽君;王涛;邓军
4.融合频域介电谱及支持向量机的变压器油浸纸绝缘老化状态评估 [J], 范贤浩;刘
捷丰;张镱议;王子潇
5.时域近场测量的间接频域算法和直接时域算法研究 [J], 胡鸿飞;高雪;傅德民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

频域介电谱在变压器⽼化评估中的应⽤-于志诚频域介电谱在变压器⽼化评估中的应⽤于志诚1摘要：电⼒变压器运⾏的可靠性很⼤程度上取决于其绝缘系统，⽽绝缘受到⽔分含量的影响很⼤。

通过频域介电谱法这种⽆损电⽓检测⽅法，测得绝缘介质的介质损耗因⼦，就可得到其频域介电谱，进⽽分析得出介质的⽔分含量。

再由此诊断变压器的绝缘⽼化状态。

关键词：变压器；频域介电谱；油纸绝缘系统；⽔分含量；⽼化状态；现场应⽤Frequency Domain Spectroscopyapplications in the evaluation oftransformer agingYu Zhicheng1Abstract: the reliability of the power transformer operation depends on the insulation system, and the insulation is affected by the moisture content. Through the not destructive electrical detection method(FDS), measuring the insulation dielectric loss factor of the medium, then can obtain the frequency domain spectroscopy , and then draw the medium moisture content. Finally get the insulation diagnosis of the transformer .Keywords: transformer; frequency domain spectroscopy; oil paper insulation system; water content; aging state; field application引⾔⼤型油浸式变压器是电⼒系统重要的枢纽设备之⼀，对保证系统的安全运⾏有着⾄关重要的作⽤[1]。