油纸绝缘系统老化产物CO2/CO含量及比值关系的修正方法研究 CNR221-156

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了油纸绝缘系统老化产物CO2/CO含量及比，有效提升了作业效率与安全水平。油纸绝缘系统是电力变压器等高压设备的核心绝缘结构，其状态直接决定设备运行可靠性。运行中，绝缘油和绝缘纸在热、电、氧等因素作用下逐步老化，产生一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等特征气体。这些气体溶解于油中，通过气相色谱分析可反映绝缘老化程度。然而，传统诊断方法主要依赖CO2/CO比值进行判断，但该比值受温度、负荷、油纸比例等多种因素影响，单一阈值常导致误判，尤其在老化后期或故障叠加时，比值变化规律复杂，难以准确区分正常老化与潜伏性故障。

行业长期面临一个矛盾：实验室模拟与现场工况差异大，导致基于实验室数据的诊断模型在现场应用中偏差明显。同时，现有标准多基于经验阈值，缺乏对老化阶段和故障类型的系统性修正。因此，亟需建立一种能结合CO2/CO含量及比值动态变化的修正方法，提高油纸绝缘状态评估的准确性，为设备检修提供可靠依据。

本项目针对上述问题，通过系统研究油纸绝缘在不同老化阶段及故障工况下的CO2/CO比值与含量规律，建立诊断修正模型，旨在弥补传统方法的不足，促进绝缘诊断技术向精细化发展。

存在问题

• 比值阈值固定，适应性差：传统方法采用固定CO2/CO比值阈值，但不同设备、不同运行条件下比值波动大，易造成误判。
• 老化阶段区分模糊：现有方法难以区分老化初期、中期和后期，导致无法准确评估绝缘剩余寿命。
• 故障类型识别不足：过热、放电等故障产生的CO2/CO规律与老化重叠，单一比值无法有效区分。
• 实验室与现场脱节：实验室加速老化数据与现场实际数据存在偏差，直接应用可靠性低。
• 缺乏动态修正机制：诊断模型未考虑油温、负荷等实时因素，无法动态调整判断依据。

创新目标

建立一套基于CO2/CO含量及比值关系的修正诊断模型，能够根据老化阶段和故障特征动态调整判断标准，显著提高油纸绝缘状态评估的准确性和现场适用性。

技术方案

项目首先在试验部开展油纸绝缘系统模拟老化试验，设置不同老化阶段（初期、中期、后期）及典型故障（过热、放电）工况，定期取样分析油中CO2/CO含量及比值，记录对应绝缘性能参数（如聚合度、击穿电压等）。通过大量试验数据，归纳出各阶段比值变化规律，建立基础数据库。

在此基础上，引入修正因子，对传统比值判断进行动态修正。修正因子综合考虑老化程度、油温、负荷率等因素，形成分段修正模型。现场应用时，输入实测CO2/CO含量及运行参数，模型自动计算修正比值，并与标准阈值对比，输出诊断结论。模型经多组现场数据验证，不断改进修正系数，最终形成可推广的诊断工具。

创新亮点

• 阶段自适应：模型能根据老化阶段自动调整比值判断区间，避免一刀切误判。
• 故障-老化解耦：通过含量与比值联合分析，有效区分老化与故障特征，提高诊断特异性。
• 动态修正因子：引入温度、负荷等运行参数，实现诊断标准的实时修正，增强现场适应性。
• 数据驱动建模：基于多工况试验数据，模型具有扎实的统计基础，可解释性强。
• 操作简便：修正模型可嵌入现有色谱分析流程，无需额外硬件投入，易于推广。

落地应用效果

该修正方法已在多台变压器油色谱分析中试应用，诊断结果与设备实际状态（吊芯检查、介损测试等）符合率显著提升。尤其在老化后期，传统方法误判率较高，而本模型能准确提示绝缘劣化趋势，为检修决策提供有力支持。

产出物：油纸绝缘老化诊断修正模型软件、技术报告、现场应用指南。

适用场景：电力变压器、电抗器等油纸绝缘设备的色谱诊断，尤其适用于老旧设备状态评估及故障预警。

常见问题

Q：该修正模型是否适用于所有变压器？

A：模型基于典型油纸绝缘系统建立，对于不同油种、不同结构设备，需根据现场数据调整修正系数，但核心方法具有通用性。

Q：修正模型需要额外增加检测项目吗？

A：不需要。只需常规油色谱分析数据及运行参数（油温、负荷），即可完成修正计算，不增加检测成本。

Q：模型对早期老化敏感吗？

A：通过分段修正，模型对老化初期CO2/CO变化更敏感，能较早提示老化趋势，优于传统固定阈值方法。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。