本技术公开了一种油浸式变压器套管X蜡含量的评估方法。本方法在实验室中通过搭建实验平台，制备不同X蜡含量的套管比例模型，测试不同温度下不同X蜡含量套管比例模型的频域介电谱，获取不同含量X蜡的介电响应曲线，提取特征参量，建立数学模型，建立测试数据和测试曲线的数据库。通过测试现场套管频域介电谱，记录测试环境温度，得到相应的测试曲线、介质损耗特征量，比对数据库数据，可以有效评估油浸式变压器套管X蜡含量，为实际工程中评估套管绝缘性能和寿命预测提供指导方法。 技术要求
1.一种油浸式变压器套管X蜡含量的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：搭建油浸式变压器套管X蜡含量频域介电谱测试平台
搭建油浸式变压器套管X蜡含量频域介电谱测试平台，该平台主要由油箱供油系统、频域介电谱测试系统、油箱加热系统、油箱制冷系统组成，外部供油油箱(1)经外部供油管道(2)对测试油箱充油，测试油箱内部有液位指示器(16)与自动充油泵(3)连接构成油箱供油系统，当液面高度低于设定值时会自动充油；测试油箱由测试油箱内层(14)和测试油箱外层(13)组成，两层油箱之间底部为电阻丝(11)，两侧冷凝管(15)；电容芯子(22)两端由支架(17)固定在测试油箱内层(14)上，频域介电谱测试外部引线(4)高压部分与电容芯子(22)中心导电杆连接，低压部分与末屏连接，引线接入介电谱测试仪(5)，再与便携 式电脑(6)连接构成频域介电谱测试系统，第一电源(19)为交流220V电压给介电谱测试仪(5)供电；第二电源(18)为交流220V电压，经过电能表(7)和继电器控制箱(8)给电阻丝(11)供电，构成油箱加热系统；第二电源(18)经过电能表(7)给水循环制冷系统(9)供电，经外部制冷管道(20)、冷凝管(15)构成油箱制冷系统；第一温度传感器(12a)和第二温度传感器(12b)固定在油箱内壁上、第三温度传感器(12c)放置在油箱中部，第一温度传感器(12a)、第二温度传感器(12b)、第三温度传感器(12c)经数据线与控制主机(10)连接，根据设定温度与数据控制线(21)控制加热系统和制冷系统电路的通断，实现恒温控制，用于控制设定的不同测试温度；
第二步：制备不同X蜡含量试验样品模型
选取套管绝缘纸，测试比例套管模型电压等级分别为72.5kV、110kV、220kV、500kV，按比例为1:10、1:20、1:30、1:40制作套管比例模型，其中各电压等级模型X蜡含量为0％～10％，模型X蜡含量梯度增量为0.1％套管总质量；
第三步：测试设定温度下0.001Hz至1kHz频域介电谱
测试温度为0℃～80℃时，接通升温控制系统，测试温度与环境温度设定一致，控制主机(10)控制开启继电器控制箱(8)对绝缘油加热，第一温度传感器(12a)和第二温度传感器(12b)设置在测试油箱内层内壁，第三温度传感器(12c)在油箱中部共同监测油温，实时将温度数据传输到控制主机(10)，主机控制
开断加热系统和冷却系统，保证恒温测试温度，控制主机(10)监测到温度达到设定值时，开启介电谱测试仪(5)，测试设定温度下0.001Hz至1kH的相对复介电常数实部ε′与相对复介电常数虚部ε″，其中测试频率点依次为
0.001Hz，0.0022Hz，0.0046Hz，0.1Hz，0.22Hz，0.46Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，40Hz，70Hz，110Hz，220Hz，470Hz，1000Hz，得到设定温度下的频域介电谱；
测试温度为-40℃～0℃时，接通水循环制冷系统，测试温度与环境温度设定一致，控制主机(10)控制水循环制冷系统(9)通过冷凝管(15)对绝缘油降温，第一温度传感器(12a)和第二温度传感器(12b)设置在测试油箱内层内壁，第三温度传感器(12c)在油箱中部共同监测油温，实时将温度数据传输到控制主机(10)，主机控制开断加热系统和冷却系统，保证恒温测试温度，控制主机(10)监测到温度达到设定值时，开启介电谱测试仪(5)，测试设定温度下0.001Hz至1kH的相对复介电常数实部ε′与相对复介电常数虚部ε″，其中测试频率点依次为
表达载体构建0.001Hz，0.0022Hz，0.0046Hz，0.1Hz，0.22Hz，0.46Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，40Hz，70Hz，110Hz，220Hz，470Hz，1000Hz，得到设定温度下的频域介电谱，测试完成后执行第四步；
第四步：模型建立与参量提取
根据测试温度下频域介电谱图形中选取特征频率值f对应的相对复介电常数实部ε′，依次为(f1,ε1′)、(f2,ε2′)、(f3,ε3′)、(f4,ε4′)、(f5,ε5′)……. (f16,ε16′)、(f17,ε17′)，特征频率值f对应的相对复介电常数虚部ε″，依次为(f1,ε1″)、(f2,ε2″)、(f3,ε3″)、(f4,ε4″)、(f5,ε5″)…….(f16,ε16″)、
(f17,ε17″)，公式(1)构造拉格朗日基函数，公式(2)表示每个设定温度下特征频率值f与相对复介电常数实部ε′的关系：
其中a为套管模型修正系数，a取1～1.1，k＝1,2,3, (17)
每个设定温度下特征频率值f与相对复介电常数虚部ε"的关系采用公式(1)和(3)来计算：
其中a为套管模型修正系数，a取1～1.1，k＝1,2,3, (17)
含有X蜡套管极板等效电容与频率、相对复介电常数实部ε′和相对复介电常数虚部ε"满足关系式(4)：
其中a为套管模型修正系数，a取1～1.1，不含X蜡套管模型取1；kT为变压器油温度修正系数，kT取1～1.2，20℃测量时取1；
含有X蜡介质损耗因数tanδ满足公式(5)：
X蜡介质损耗因数tanδ可以表示为：
根据测试不同电压等级套管模型，拟合相对复介电常数实部ε′和相对复介电常数虚部ε"，选取固定的模型修正系数，温度修正系数，求取测试温度、测试频率下的介质损耗因数；
第五步：建立X蜡含量评估数据库
三基光源磁流体发电机将第四步获得的不同X蜡含量油浸式变压器套管比例模型在不同测试温度、不同频率下的相对复介电常数实部ε'和相对复介电常数虚部ε"对应的数据、拟合曲线、拟合后的数据、计算求解的介质损耗参数，分类归档汇总，形成不同模型、不同温度、不同频率下油浸式变压器套管X蜡含量评估数据库；
第六步：X蜡含量评估
实际工况套管测试的时候，记录测试频率、环境温度、测试温度等，保存测试图形和数据，用公式(7)建立拉格朗日基函数、公式(8)建立实际工况实体套管相对复介电常数实部εcs′与测量频率之间的关系、(9)建立实际工况实体套管相对复介电常数虚部εcs″与测量频率之间的关系；
其中a为套管模型修正系数，a取1～1.1；kT为变压器油温度修正系数，kT取1～1.2，20℃测量时取1；
最小系统误差可以用公式(10)表示：
其中为数据库fi下相对复介电常数实部拟合值，ε′csi(fi)为实测套管相对复介电常数实部拟合值；为数据库fi下相对复介电常数虚部拟合值，ε″csi(fi)为实测套管相对复介电常数虚部拟合值；
输入实体套管电压等级、测试温度、测试频率等参数，筛选并调用数据库已有参数，用公式(10)计算实际工况下相对复介电常数实部ε′和相对复介电常数虚部ε″与数据库对应fi频率下误差，按计算误差最小原则，匹配X蜡的含量数据库中图形与数据，即完成实体套管X蜡含量评估，并将每次工况下实测数据入库。
技术说明书
一种油浸式变压器套管X蜡含量的评估方法
技术领域
本技术属于套管绝缘评估与诊断领域，具体涉及一种油浸式变压器套管X蜡含量的评估方法。
背景技术
大型电力变压器作为电力系统的重要组成部分，而油浸式套管是大型电力变压器的重要构件，套管运行过程中长期受到电、热、应力的共同作用下，套管中将会产生X蜡，X蜡的产生会使绝缘散热困难、局部放电增强，加速油纸绝缘老化，这将极大威胁电力系统的安全、可靠、稳定运行。
目前在套管油纸绝缘系统中，频域介电谱法由于其测试无损性、携带绝缘信息丰富、抗干扰性强的优点，因此被广泛应用于油纸绝缘评估与诊断。介电响应法测试油浸式变压器套管时介电谱曲线为单一曲线，从单一曲线数据中无法确定实体套管中X蜡含量和绝缘的破坏程度，因此急需一种有效的油浸式变压器套管X蜡的含量的评估方法来评估套管绝缘性能。
技术内容
为了能够有效评估油浸式变压器套管X蜡含量，本技术提出一种油浸式变压器套管X蜡含量的评估方法，包括以下步骤：
第一步：搭建油浸式变压器套管X蜡含量频域介电谱测试平台
搭建油浸式变压器套管X蜡含量频域介电谱测试平台，该平台主要由油箱供油系统、频域介电谱测试系统、油箱加热系统、油箱制冷系统组成，外部供油油箱(1)经外部供油管道(2)对测试油箱充油，测试油箱内部有液位指示器(16)与自动充油泵(3)连接构成油箱供油系统，当液面高度低于设定值时会自动充油；测试油箱由测试油箱内层(14)和测试油箱外层(13)组成，两层油箱之间底部为电阻丝(11)，两侧冷凝管(15)；电容芯子(22)两端由支架(17)固定在测试油箱内层(14)上，频域介电谱测试外部引线(4)高压部分与电容芯子(22)中心导电杆连接，低压部分与末屏连接，引线接入介电谱测试仪(5)，再与便携式电脑(6)连接构成频域介电谱测试系统，第一电源(19)为交流220V电压给介电谱测试仪(5)供电；第
二电源(18)为交流220V电压，经过电能表(7)和继电器控制箱(8)给电阻丝(11)供电，构成油箱加热系统；第二电源(18)经过电能表(7)给水循环制冷系统(9)供电，经外部制冷管道(20)、冷凝管(15)构成油箱制冷系统；第一温度传感器(12a)和第二温度传感器(12b)固定在油箱内壁上、第三温度传感器(12c)放置在油箱中部，第一温度传感器(12a)、第二温度传感器(12b)、第三温度传感器(12c)经数据线与控制主机(10)连接，根据设定温度与数据控制线(21)控制加热系统和制冷系统电路的通断，实现恒温控制，用于控制设定的不同测试温度；
第二步：制备不同X蜡含量试验样品模型
选取套管绝缘纸，测试比例套管模型电压等级分别为72.5kV、110kV、220kV、500kV，按比例为1:10、1:20、1:30、1:40制作套管比例模型，其中各电压等级模型X蜡含量为0％～10％，模型X蜡含量梯度增量为0.1％套管总质量；
第三步：测试设定温度下0.001Hz至1kHz频域介电谱拉丝模
测试温度为0℃～80℃时，接通升温控制系统，测试温度与环境温度设定一致，控制主机(10)控制开启继电器控制箱(8)对绝缘油加热，第一温度传感器(12a)和第二温度传感器(12b)设置在测试油箱内层内壁，第三温度传感器(12c)在油箱中部共同监测油温，实时将温度数据传输到控制主机(10)，主机控制开断加热系统和冷却系统，保证恒温测试温度，控制主机(10)监测到温度达到设定值时，开启介电谱
测试仪(5)，测试设定温度下0.001Hz至1kH的相对复介电常数实部ε′与相对复介电常数虚部ε″，其中测试频率点依次为
0.001Hz，0.0022Hz，0.0046Hz，0.1Hz，0.22Hz，0.46Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，40Hz，70Hz，110Hz，220Hz，470Hz，1000Hz，得到设定温度下的频域介电谱；
测试温度为-40℃～0℃时，接通水循环制冷系统，测试温度与环境温度设定一致，控制主机(10)控制水循环制冷系统(9)通过冷凝管(15)对绝缘油降温，第一温度传感器(12a)和第二温度传感器(12b)设置在测试油箱内层内壁，第三温度传感器(12c)在油箱中部共同监测油温，实时将温度数据传输到控制主机(10)，主机控制开断加热系统和冷却系统，保证恒温测试温度，控制主机(10)监测到温度达到设定值时，开启介电谱测试仪(5)，测试设定温度下0.001Hz至1kH的相对复介电常数实部ε′与相对复介电常数虚部ε″，其中测试频率点依次为
0.001Hz，0.0022Hz，0.0046Hz，0.1Hz，0.22Hz，0.46Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，40Hz，70Hz，110Hz，220Hz，470Hz，1000Hz，得到设定温度下的频域介电谱，测试完成后执行第四步；
第四步：模型建立与参量提取
根据测试温度下频域介电谱图形中选取特征频率值f对应的相对复介电常数实部ε′，依次为(f1,ε1′)、(f2,ε2′)、(f3,ε3′)、(f4,ε4′)、(f5,ε5′)……. (f16,ε16′)、(f17,ε17′)，特征频率值f对应的相对复介电常数虚部ε″，依次为(f1,ε1″)、(f2,ε2″)、(f3,ε3″)、(f4,ε4″)、(f5,ε5″)…….(f16,ε16″)、
(f17,ε17″)，公式(1)构造拉格朗日基函数，公式(2)表示每个设定温度下特征频率值f与相对复介电常数实部ε′的关系：
其中a为套管模型修正系数，a取1～1.1，k＝1,2,3, (17)
每个设定温度下特征频率值f与相对复介电常数虚部ε"的关系采用公式(1)和(3)来计算：
其中a为套管模型修正系数，a取1～1.1，k＝1,2,3, (17)
含有X蜡套管极板等效电容与频率、相对复介电常数实部ε′和相对复介电常数虚部ε"满足关系式(4)：
其中a为套管模型修正系数，a取1～1.1，不含X蜡套管模型取1；kT为变压器油温度修正系数，kT取1～1.2，20℃测量时取1；
含有X蜡介质损耗因数tanδ满足公式(5)：
X蜡介质损耗因数tanδ可以表示为：
根据测试不同电压等级套管模型，拟合相对复介电常数实部ε′和相对复介电常数虚部ε"，选取固定的模型修正系数，温度修正系数，求取测试温度、测试频率下的介质损耗因数；
第五步：建立X蜡含量评估数据库
将第四步获得的不同X蜡含量油浸式变压器套管比例模型在不同测试温度、不同频率下的相对复介电常数实部ε'和相对复介电常数虚部ε"对应的数据、拟合曲线、拟合后的数据、计算求解的介质损耗参数，分类归档汇总，形成不同模型、不同温度、不同频率下油浸式变压器套管X蜡含量评估数据库；
第六步：X蜡含量评估
实际工况套管测试的时候，记录测试频率、环境温度、测试温度等，保存测试图形和数据，用公式(7)建立拉格朗日基函数、公式(8)建立实际工况实体套管相对复介电常数实部εcs′与测量频率之间的关系、(9)建立实际工况实体套管相对复介电常数虚部εcs″与测量频率之间的关系；
其中a为套管模型修正系数，a取1～1.1；kT为变压器油温度修正系数，kT取1～1.2，20℃测量时取1；
最小系统误差可以用公式(10)表示：
其中为数据库fi下相对复介电常数实部拟合值，εc′si(fi)为实测套管相对复介电常数实部拟合值；为数据库fi下相对复介电常数虚部拟合值，ε″csi(fi)为实测套管相对复介电常数虚部拟合值；
输入实体套管电压等级、测试温度、测试频率等参数，筛选并调用数据库已有参数，用公式(10)计算实际工况下相对复介电常数实部ε′和相对复介电常数虚部ε″与数据库对应fi频率下误差，按计算误差最小原则，匹配X蜡的含量数据库中图形与数据，即完成实体套管X蜡含量评估，并将每次工况下实测数据入库。
本技术能有效的实现油浸式变压器套管X蜡含量评估，为实际工程中评估实体套管绝缘性能和寿命预测提供指导方法。
附图说明
图1一种油浸式变压器套管X蜡含量评估方法流程图。
缘114图2油浸式变压器套管X蜡含量测试平台示意图。
具体实施方式
下面对本技术的具体实施方式作进一步说明：
本技术提供的方法包括如下步骤：
第一步：搭建油浸式变压器套管X蜡含量频域介电谱测试平台
搭建油浸式变压器套管X蜡含量频域介电谱测试平台，该平台主要由油箱供油系统、频域介电谱测试系统、油箱加热系统、油箱制冷系统组成，外部供油油箱(1)经外部供油管道(2)对测试油箱充油，测试油箱内部有液位指示器(16)与自动充油泵(3)连接构成油箱供油系统，当液面高度低于设定值时会自动充油；测试油箱由测试油箱内层(14)和测试油箱外层(13)组成，两层油箱之间底部为电阻丝(11)，两侧冷凝管(15)；电容芯子(22)两端由支架(17)固定在测试油箱内层(14)上，频域介电谱测试外部引线(4)高压部分与电容芯子(22)中心导电杆连接，低压部分与末屏连接，引线接入介电谱测试仪(5)，再与便携式电脑(6)连接构成频域介电谱测试系统，第一电源(19)为交流220V电压给介电谱测试仪(5)供电；第二电源(18)为交流220V电压，经过电能表(7)和继电器控制箱(8)给电阻丝(11)供电，构成油箱加热系统；第二电源(18)经过电能表(7)给水循环制冷系统(9)供电，经外部制冷管道(20)、冷凝管(15)构成油箱制冷系统；第一温度传感器(12a)和第二温度传感器(12b)固定在油箱内壁上、第三温度传感器(12c)放置在油箱中部，第一温度传感器(12a)、第二温度传感器(12b)、第三温度传感器(12c)经数据线与控制主机(10)连接，根据设定温度与数据控制线(21)控制加热系统和制冷系统电路的通断，实现恒温控制，用于控制设定的不同测试温度；
第二步：制备不同X蜡含量试验样品模型
lzr种子
选取套管绝缘纸，测试比例套管模型电压等级分别为72.5kV、110kV、220kV、500kV，按比例为1:10、1:20、1:30、1:40制作套管比例模型，其中各电压等级模型X蜡含量为0％～10％，模型X蜡含量梯度增量为0.1％套管总质量；
第三步：测试设定温度下0.001Hz至1kHz频域介电谱
测试温度为0℃～80℃时，接通升温控制系统，测试温度与环境温度设定一致，控制主机(10)控制开启继电器控制箱(8)对绝缘油加热，第一温度传感器(12a)和第二温度传感器(12b)设置在测试油箱内层内壁，第三温度传感器(12c)在油箱中部共同监测油温，实时将温度数据传输到控制主机(10)，主机控制开断加热系统和冷却系统，保证恒温测试温度，控制主机(10)监测到温度达到设定值时，开启介电谱测试仪(5)，测试设定温度下0.001Hz至1kH的相对复介电常数实部ε′与相对复介电常数虚部ε″，其中测试频率点依次为
0.001Hz，0.0022Hz，0.0046Hz，0.1Hz，0.22Hz，0.46Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20Hz，40Hz，70Hz，110Hz，220Hz，470Hz，1000Hz，得到设定温度下的频域介电谱；
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