套管油紙絕緣受潮與老化的介電響應非線性特性和辨識方法

2022-07-15 02:20:42張大寧梁兆杰李璇田杰穆海寶張冠軍

電機與控制學報 2022年6期

張大寧，梁兆杰，李璇，田杰，穆海寶，張冠軍

(1.西安交通大學電力設備電氣絕緣國家重點實驗室，陜西西安 710049；2.深圳供電局有限公司，廣東深圳 518000)

0 引言

隨著我國電力工業的快速發展，大量高電壓等級、大容量的變壓器、電抗器等電力設備投入運行，對現場設備維護水平提出了更高的要求[1]。作為大型油紙絕緣變壓器的重要組成部分，高電壓油紙絕緣套管具備使用量大、絕緣性能優良等特點，其絕緣性能直接影響變壓器的穩定運行[2]。因此，對其絕緣狀態進行科學有效的診斷與評價決定了高壓電網的安全穩定。

油浸紙電容型套管運行中不僅要承受高電壓、大負荷，還要承受外界的雨、雪、凝露及大溫差等環境因素帶來的運行壓力，其絕緣性能日益劣化。2015年CIGRE A2.37工作組關于變壓器故障起因報告的統計顯示[3]，隨著電壓等級增加，由套管導致的變壓器故障比例逐漸增加，100～200 kV等級的246臺變壓器中套管故障變壓器占比13.0%，而500～700 kV的18臺變壓器統計結果中套管故障變壓器占比達到27.8%。電壓等級越高，套管故障的帶來的經濟損失也相應的越大。CIGRE統計報告中還顯示，2005年前制造的100 MVA以上的輸電變壓器中，故障主要發生在套管和線圈中。同時還指出鹽的污染會引起套管法蘭和管件的異常腐蝕，導致密封惡化，進而導致大氣中的水分進入，使得套管的絕緣狀況日益劣化[3]。

套管受潮是其絕緣故障出現的主要誘因之一，絕緣紙中水分的積聚使得局部放電明顯增加，擊穿場強大幅降低，進而引發電力事故[4-5]。近年來，由套管密封失效、結構件銹蝕及外力因素導致的絕緣失效事故日益突出。2019年南網超高壓公司通過對某500 kV主變故障套管解體取樣發現，套管頂部注油口密封圈劣化，芯子內部出現了銹蝕現象，內部絕緣紙含水量大于6%，同時芯子內部絕緣紙上出現明顯的放電炭黑痕跡[6]。2018年云南電網發現某套管瓷套在法蘭附近出現隱裂，進而導致水分入侵，解體發現內絕緣下端受潮，最終形成芯子表面爬電[7]。

現場套管事故案例還表明，套管的受潮和老化往往是伴隨發生且相互促進的。2018年深圳供電局聯合西安交通大學對某110 kV主變正常退役套管解體取樣發現，隨著運行年限的增加，老化的套管絕緣紙呈深褐色，纖維素的聚合度明顯下降且含水量明顯大于正常套管。套管芯子初始含水量高還會導致絕緣紙干燥過程中產生褶皺，進而出現小油隙，在電應力的作用下絕緣油劣化產生X蠟。如2018年南網超高壓對某500 kV故障套管解體發現，內層絕緣紙出現粘稠的X蠟，且絕緣紙形成條紋狀褶皺。

近年來，介電響應作為一類新型無損診斷方法，因具有內含絕緣信息豐富、不破壞絕緣等優點，有望發展成為一種套管絕緣的現場無損診斷評估手段，對傳統的測試方法提供有效的補充。介電響應測試方法在油紙絕緣上的應用主要包括時域介電響應和頻域介電響應兩大類，時域法包括極化去極化電流(polarization and depolarization current, PDC)[8]和回復電壓法(recovery voltage method,RVM)[9]，頻域法主要為頻域介電譜(frequency-domain dielectric spectroscopy,FDS)[10-11]。目前應用較多的主要為FDS法，但該方法在受潮與老化狀態辨識上仍存在一定局限性。加拿大魁北克大學的I.Fofana[12]等人研究發現，隨著熱老化程度的加深及含水量的增加，tanδ-f曲線均會增加，并指出老化和水分對tanδ-f曲線的影響規律相似，難以區分兩者之間的影響。同時I.Fofana[13]等人借助神經網絡算法嘗試對受潮與老化頻域介電譜進行區分，但在受潮與老化的FDS曲線相近時評估受限。國內學者廖瑞金[14]等人研究表明，相同含水量的油紙樣品在不同熱老化程度下的tanδ-f曲線差異較小，而相同熱老化程度不同含水量的tanδ-f曲線差異較大。國內重慶大學學者王有元[15]等人通過對0.001～0.1 Hz和0.1～10 Hz頻段內tanδ-f曲線定積分，建立了熱老化下聚合度和含水量的特征值擬合方程。現有的研究成果中受潮與老化區分研究較少，仍需繼續開展受潮、老化與受潮老化共存狀態下介電響應特性與機理研究，進一步形成可靠的且具有明確物理意義的特征參量和量化判據。

現有介電響應方法中測試電壓低且形式單一，難以激發套管油紙絕緣的電導與極化行為。油紙絕緣在不同幅值和極性的電壓激勵下表現出的介電響應非線性特性，有望給絕緣狀態評估帶來新的挑戰和機遇。瑞典查爾姆斯理工大學Gubanski等人[16]首次在油紙絕緣FDS結果中發現了由Garton效應引起的非線性頻域介電響應現象。對于油紙絕緣樣品，隨著測試電壓的增加，tanδ-f曲線在低頻區域逐漸減小。然而該研究并沒有針對不同絕緣狀態的油紙絕緣樣品展開對比試驗和機理分析。此外，清華大學周遠翔[17]等人研究發現，在低場強(E<0.44 kV/mm)下絕緣油的響應電流和激勵電壓之間的關系近似符合歐姆定律。電壓與電流的曲線并不是線性關系，而是隨著場強的增加，電導率呈上升趨勢。澳洲昆士蘭科技大學Nielsen[18]等人通對10 kV油浸變壓器進行FDS測試發現，不同激勵電壓下低頻段響應電流的3、5次諧波含量比例不同。由此可推斷，隨著電壓的改變，FDS響應電流的波形不再是標準正弦波形。澳洲昆士蘭大學學者Saha[19]等人實驗發現，隨著電壓增加，油紙絕緣極化與去極化電流成非線性增加，并建立了非線性電路模型擬合不同激勵電壓下PDC曲線。但是該研究并沒有建立非線性參數與絕緣狀態之間的內在聯系。

場強對介電響應的影響主要體現在電導過程。美國耶魯大學學者Onsager[20]基于布朗運動方程及動力學方法計算了外加電場對弱電解質解離系數增加程度的影響。并通過對弱電解質水溶液中電導率的定量測量證實了歐姆定律的偏差。隨后法國學者Denat[21]等人在Onsager理論的基礎上給出了低介電常數液體中弱電解質解離復合松弛時間與場強之間的關系式。Denat[22]等人在后續研究中給出了分子解離平衡弛豫時間與液體介電常數的關系。英國學者Garton[23]提出關于纖維素對離子運動限制的理論，依據該理論解釋了工頻tanδ隨場強變化的原因。Garton指出隨著場強的增加，正負離子定向移動導致正負離子復合減少，進而提升了離子濃度，離子來源為油紙絕緣中弱電解質，如水分及有機酸等的解離。

由上述可得，盡管不同激勵電壓下油紙絕緣介電響應表現出非線性特性，但該非線性現象的內在機制與絕緣劣化狀態緊密相連。因此，本文著重針對變電壓激勵下變壓器套管的介電響應非線性特性與受潮、老化狀態區分開展相關研究。

1 實驗樣品與模型制備

本文依照文獻[4,24]中的制備方法獲取了不同含水量、老化程度的單元疊層油紙試品。將干燥好的油浸紙樣品取出立即置于高精度電子天平稱重，通過控制自然吸潮中重量的變化來實現不同含水量樣品的制備，其中含水量大于6%的樣品采用噴霧機加濕獲得。制備好的油浸紙樣品置于含油的密封瓶中靜置48 h，使絕緣紙中氣泡溢出。制備好的同批次油浸紙樣品送至西安熱工院通過卡爾費休水分測定計KFT831進行水分標定。隨后依據標定結果篩選出含水量依次為0.5%～7%的待測樣品，并保存至密封瓶中。上述油浸紙樣品制備流程如圖1所示。

根據Montsinger提出的6 ℃老化原則，140 ℃下加熱老化時間為800 h時，相當于實際套管98 ℃下運行12年[25]。將上小節中制備的干燥油浸紙疊層放在老化腔體中，并置于真空烘箱中，控制熱老化溫度為140℃。老化的油浸紙樣品制備流程如圖1所示。

圖1 油紙樣品制備流程

本文中的26 kV套管實驗模型為電容型高壓變壓器套管縮比例模型，其主絕緣是一系列內置鋁箔電極與油紙絕緣組成的同軸串聯電容器。本文設計的26 kV套管模型外殼采用聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)材質的透明護套，如圖2所示。電容芯子絕緣結構包括四個均勻鋁箔極板。模型零屏的半徑R0為16.5 mm，長度L0為260 mm。為了使模型的等效電場強度達到500 kV套管的實際電場強度，調整套管各層之間的厚度和臺階長度以滿足要求，如表1所示。套管模型的最大徑向場強度為4.5 kV/mm。上端的最大軸向電場強度為0.1 kV/mm，下端的最大軸向電場強度為0.43 kV/mm。套管模型場強偏差小于5%。

圖2 油紙絕緣套管模型

表1 26 kV套管模型參數

選取的測試接線方式為基于三電極的UST-g模式，如圖3所示。試品表面的泄露電流及樣品邊緣處雜散電容流過的電流經保護極流入介電響應測試儀的屏蔽端，從而確保了介電響應測試過程中響應電流的準確性。圖4為變壓器套管及模型的介電響應測試接線圖，其中輸出端連接至套管導電桿，末屏引線連接至輸入端，測量線的屏蔽線接地。為滿足介電響應測試及油紙絕緣加速熱老化需求，對真空烘箱進行改造，在烘箱背部加裝屏蔽電極，以便于接線引出進行介電響應測試。通過加裝進油閥可以實現腔體內的待測樣品真空注油，避免外界水分的影響。加裝進氣閥，對老化箱內充入氮氣，避免殘留空氣中的氧氣對絕緣紙造成加速熱老化。改造后的烘箱溫控范圍為環境溫度+5 ℃～200 ℃，溫度波動±1 ℃以內，真空度<100 Pa，有效容積50 L。

圖3 油紙絕緣樣品測試接線圖

圖4 變壓器套管測試接線圖

2 受潮油浸紙的FDS非線性特性與評估方法

2.1 變電壓激勵下受潮油浸紙的FDS特性

1)低含水量時的非線性FDS。

不同激勵電壓下含水量為0.5%油浸紙樣品FDS測試結果如圖5所示。

從圖5(a)可以得到，在高頻部分(1 Hz～5 kHz)，tanδ-f的曲線不會隨場強的變化而變化。而在低頻部分(1 mHz～1 Hz)，隨著場強的增大tanδ呈現減小的趨勢。圖5(a)中，復電容的虛部的變化規律與tanδ一致。低水分含量時，復電容的實部在整個頻段內基本不變。復合電容C*的虛部主要表征電介質的電導損耗和極化損耗過程。由于水分的存在，電導損耗和極化損耗的增加導致復合電容器C*的虛部在整個頻帶中的增加。但在低頻段，由于測試頻率足夠低，極化過程有足夠的時間來完成，低頻段主要貢獻來自電導過程。當頻率較低時，tanδ-f的曲線在低頻段的斜率取決于電導率。

圖5 不同場強下含水量0.50%的FDS結果

2)高含水量時的非線性FDS。

含水量為6.2%油浸紙樣品FDS測試結果如圖6所示。從圖6(a)可以得到，在高頻部分(1 Hz～5 kHz)，tanδ-f的曲線不會隨場強的變化而變化。而在低頻部分(1 mHz～1 Hz)，tanδ隨著場強的增大呈現增大的趨勢。圖6(a)中，復電容的虛部的變化規律與tanδ一致。高水分含量時，復電容的實部在高頻段內基本不變，而在低頻段出現隨場強增大明顯減小。這主要是由于電導率改變，從而使得油紙之間的界面極化過程隨電壓改變。

圖6 不同場強下含水量6.2%的FDS結果

2.2 受潮油紙樣品非線性介電響應的機理與模型

絕緣紙與絕緣油混合時，油浸紙的電導機理與絕緣油有很大的差別。微觀上，雜質離子的運動會受到絕緣紙中的纖維素的阻礙作用。這種阻礙效應降低了離子電導電流的有效值。絕緣油作為一種填充劑浸漬于多孔狀絕緣紙中。如圖7所示，由纖維素形成的多孔邊界限制了絕緣油中離子和載流子的運動，tanδ和電場強度不再是完全獨立的。對于不同含水量的油紙絕緣樣品，其雜質離子電導的主要來源為水分與雜質。因而，通過對不同含水量不同場強下的頻域介電響應電導損耗過程建模，可獲取含水量的間接評估參量。

1)低含水量時的電導損耗。

依據非線性電導損耗特性可推論，當施加在電介質上的交流電場頻率較低時，多數極化過程有足夠的時間來完成。在低粘度液體中，油紙絕緣的電導損耗占介質損耗的主導地位。當含水量較低時，纖維素的非晶區內尚未形成離子運動的貫穿性通道。盡管雜質分子的解離勢壘隨場強增加而減小，但離子濃度的提升而導致的電導損耗并不占據主導作用。相反，隨著濃度的提升，纖維素阻礙效應增強并占據主導作用。在實際套管芯子中，初始水分集中在絕緣紙纖維素表面。絕緣紙是多孔材料，絕緣油浸漬于絕緣紙纖維素的孔隙內。孔隙的大小與離子在不同交流電場下的周期性運動軌跡不匹配。如圖7所示，孔隙的邊界限制了油中離子和其他載流子的運動軌跡。故電導損耗與離子的運動軌跡及離子濃度相關。由此可見在上述條件下，交流電場下的tanδ和電場強度不再是相互獨立的。

圖7 交流電場下纖維素孔隙與離子運動軌跡

無外加電場時正負離子分布符合玻爾茲曼分布。當外加電場時，正負離子在電場力的作用下往電極方向移動。當含水量較小時，水解離子及其他雜質離子在纖維素構成的孔隙內做往復運動。然而，在纖維素構成的小孔中，離子的宏觀運動軌跡變化不可忽略。不同電場強度下離子運動軌跡可能存在以下幾種情況，如圖8所示。

圖8 離子運動軌跡與電場強度的關系

圖8中，當電場強度較低時，由于離子運動軌跡幅度小，外加電場對離子運動的影響不顯著。隨著外加電場的增加，離子運動軌跡的振幅增大。當離子層的軌跡超過孔隙的邊界時，其運動受到纖維素的阻礙。由上述可得，外加電場的影響分為三種情況：?E

(1)

式中：F為電場力；v為離子運動的速度；q為離子電荷；d為孔隙中一側到另一側的距離；N為離子數量；U為孔隙中施加電壓的峰值；ω為交流電場的角速度；m為常數，取決于離子的質量。微孔之間的無功功率由Wc=πU2CP給出，其中CP是孔隙的電容。因此，介電損耗角的正切可以表示為：

(2)

當U小于Ecd時，孔隙邊界的限制作用可以忽略不計，tanδ和場強無關。當電壓超過Ecd，tanδ和U之間的關系可以由式(2)得到，如圖9所示。

圖9 tanδ與場強的關系(低含水量)

2)高含水量時的電導損耗。

現有研究表明[26]，纖維素中的水分主要分為初級結合水、次級結合水及自由水。隨著含水量的增加，在纖維素的非晶區內，次級結合水及自由水所占比重增大，在纖維素內形成離子通道，導致纖維素對離子運動的阻礙作用大幅減小。大量自由水的存在為自由移動的離子提供了更多的途徑。此時，離子受纖維素阻礙效應影響較小，tanδ和場強之間的關系符合圖9中飽和區規律。

另一方面，水分含量是制約離子數量的主要因素。隨著水分的增加，其他雜質分子在水溶液狀態下解離，使得可以在介質內自由移動的離子的數量增加。此外，場強的增加使得雜質分子解離勢壘下降，弱電解質解離的離子濃度增加。因此，在高水分含量為tanδ變化的原因主要是由離子濃度的增加引起的電導損耗。

隨著外加電場的增加，離子遷移克服的平均勢壘降低。同時，隨著外加電場的增加，弱電解質分子的解離勢壘將會下降，進而導致離子濃度增加，電導率上升。離子濃度變化滿足下式[27]：

(3)

式中：ξ為離子的復合系數；N0為分子的濃度；υ為相對熱振動頻率；ua為分子解離平均勢壘。隨著外加電場的增加，分子解離勢壘將會下降Δua，這也被稱為離子的Poole-Frenkel效應[27]。

由上述分析可得，在電導損耗與場強的關系近似為

(4)

式中：n0為離子濃度；m為離子濃度相關系數；n為溫度相關系數。由式(4)可得介質損耗的變化量與場強的關系，如圖10所示。

圖10 tanδ與場強的關系(高含水量)

2.3 受潮油紙樣品非線性介電響應的特征參數

為了便于描述，提取了不同含水量下tanδ在1 mHz時的測試結果與場強之間的關系，tanδ和E之間的關系如圖11所示。由圖11可得，0.001 Hz時tanδ-E的曲線隨著場強的增加逐漸減小，并隨著場強的進一步增大而進入飽和區，tanδ-E曲線變化幅度開始減小。低含水量的樣品在場強大于50 V/mm時開始進入飽和區，而隨著含水量的增大，tanδ-E的曲線進入飽和區的場強開始增大。這說明隨著含水量的增加，次級結合水增多，水解離的離子數量增加，受纖維素阻礙作用的離子數目增多。在含水量低于5%時，纖維素的阻礙作用起主導作用，而Poole-Frenkel效應并不明顯。

圖11 不同場強下油浸紙的tanδ(1 mHz)

圖11所示規律符合纖維素阻礙模型變化趨勢，因此基于式(2)及式(3)建立如下擬合公式：

(5)

依據式(5)對圖11所示結果進行擬合，獲得擬合參量隨含水量的變化規律，如表2所示。在表2中，隨著含水量的變化，參數β和n基本不變，而參數α與m明顯變化。根據理論分析，參數β表示臨界場強Ec。參數α表示參與纖維素限制作用的離子數目，與含水量密切相關。參數m表示因場強提升而新增的解離離子數量。由上分析得，參數α與樣品的含水量具有直接關聯，兩者之間的擬合圖如圖12所示。如圖12可得，參數α與含水量具有較好的線性關系。

表2 不同含水量tanδ-E擬合結果

圖12 參數α與含水量擬合結果

本節提取了不同含水量下的tanδ在1 mHz時的測試結果與場強之間的關系，tanδ和場強之間的關系如式(6)所示。由圖(15)可得，0.001 Hz時的tanδ隨著場強E的增加逐漸增加。說明隨著含水量的增加，次級結合水及自由水增多，水解離的離子數量增加，自由水形成的離子通道使得纖維素阻礙作用大幅減少。在含水量高于5%時，離子的Poole-Frenkel效應占主導作用。因此基于式(4)建立如下擬合公式：

(6)

圖13 不同場強下油浸紙的tanδ(1 mHz)

圖14 參數m與含水量擬合結果

依據式(5)、式(6)對所示結果進行擬合，獲得擬合參量隨含水量的變化規律，如表3所示。在表3中，隨著水分含量的變化，參數m變化范圍較大，但參數n基本保持不變。根據前文分析，參數m表示取決于水分及弱電解質的分子數，參數n表示與場強相關的分子解離勢壘。對參數m與水分含量的擬合結果如圖16所示，擬合結果顯示參數m與水分含量的相關性較好，其對應關系如下：

表3 不同含水量tanδ-E擬合結果

m=A1+exp(-(m.c.)/t1)+y0。

(7)

3 熱老化油紙絕緣的非線性介電響應與評估方法

3.1 不同電壓對熱老化樣品FDS的影響規律

對不同老化階段油紙樣品在40 ℃時進行了不同電壓的FDS測量，部分結果如圖15、圖16與圖17所示。對比各圖發現，不同激勵電壓下各試品的tanδ-f曲線高頻段基本重合，低頻段隨測試電壓升高而降低。tanδ-f曲線尾部(0.001 Hz)呈現“收縮”狀，老化程度越深收縮越明顯。并且不同電壓下的結果中出現明顯的老化導致的極化峰，并且隨老化程度加深，極化峰往高頻移動。

圖15 不同電壓下老化100 h的油浸紙FDS特性(40 ℃)

圖16 不同電壓下老化400 h的油浸紙FDS特性(40 ℃)

圖17 不同電壓下老化800 h的油浸紙FDS特性(40 ℃)

與圖5中水分與電壓協同作用下的C′-f曲線不同，變電壓激勵時不同含水量下的復電容實部幾乎沒有任何變化。而老化與電壓協同作用下C′-f曲線實部變化明顯，C′-f曲線在低頻段隨測試電壓增加均降低。由于老化使纖維素晶區和非晶區變得疏松且出現了更多的短鏈纖維素，從而增加了大量的油紙界面。受潮與老化的本質區別為纖維素微觀結構變化。因此在絕緣紙中，纖維素微觀結構變化導致的不同特征時間常數的非線性界面極化損耗峰，其松弛時間隨著老化的加劇而減小。

3.2 特征頻率提取

以200 V激勵電壓下tanδ-f曲線為基線，對不同電壓下不同老化狀態的tanδ-f曲線進行重構，得到不同激勵電壓作用下界面極化損耗峰的變化規律，如圖18所示。由圖中可以看出，老化時間為0 h的tanδ-f差值曲線在低頻段呈“開口”形狀，隨著老化程度的加深，tanδ-f差值曲線呈現出收口的損耗峰。隨著老化程度的加深非線性損耗峰的主峰頻率往高頻段移動，并且tanδ-f差值曲線隨電壓增加而減小，呈現“閉口”形狀。

以圖18中不同電壓下老化的油浸紙tanδ-f差值曲線損耗峰的最大值對應的頻率點為特征參量，建立特征頻率與老化時間的關系，擬合圖如圖19所示。由圖19可以看出，隨著老化時間的增加，特征參量對應的損耗峰最大值頻率呈指數上升。該損耗峰代表油紙之間微觀結構變化導致的界面極化變化，且該界面極化的變化取決于纖維素聚合度的變化。聚合度降低，則油紙之間的微觀界面增加。由上述可得，界面極化損耗的特征松弛時間與纖維素聚合度、老化時間之間具有間接關系，如圖19所示。

圖18 不同電壓下熱老化的油浸紙tanδ-f差值曲線(40 ℃)

不同老化狀態油浸紙tanδ-f曲線滿足平移規律，依據Arrhenius模型對測試溫度40 ℃時老化特征頻率進行特征值擴展，得到不同測試溫度、140 ℃下不同老化時間的特征頻率曲線[28]。依據不同材料相對熱老化速率公式，可獲取不同熱老化溫度下的特征曲線。根據熱老化時間與聚合度之間的變化規律，可由特征頻率得到絕緣紙聚合度，如圖20所示。

3.3 診斷案例

為驗證上小節中獲取非線性介電響應特征參量的有效性，針對不同老化時間的變壓器套管縮比例模型進行試驗驗證，套管的老化溫度為140 ℃，老化時間分別為100 h和400 h。為了便于與上文對比，FDS測試溫度為40 ℃，測試結果如圖21所示。

對圖21所示結果以200 V為基準線做差值圖，結果如圖22所示。由圖可得，不同老化時間的兩支套管tanδ-f差值曲線出現明顯的損耗峰。對老化時間為100 h和400 h的差值曲線進行峰值頻率提取，并代入特征頻率與老化時間的關系的擬合方程中得到老化時間的計算值，分別為100 h和400 h。由于tanδ-f差值曲線測試取點較少，曲線損耗峰的取點頻率依據測試頻率點選取，故與實際老化時間誤差極小，實際評估中，可以通過提高測試頻率點數量或數據插值處理提高聚合度計算精度。

圖21 不同電壓下熱老化套管tanδ-f曲線(40 ℃)

圖22 不同電壓下老化套管tanδ-f差值曲線(40 ℃)

4 油紙受潮與熱老化并存時FDS特性

對于上節中老化400 h的樣品，將老化后樣品取出置于潔凈的玻璃器皿中進行人工加濕，以研究老化與水分共同作用下的FDS特性。通過改變測試電壓，分析老化導致的油紙之間損耗峰與低頻段非線性電導損耗的演變規律。

將老化400 h的單元絕緣紙疊層拆開，利用水分霧化器進行人工加濕，將再次加濕的樣品置于40 ℃密閉烘箱中靜置5天使水分分布均勻，隨后進行FDS測試。通過上述流程獲取了中度熱老化且含水量高的測試樣品。

將老化且受潮的樣品置于真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為70 ℃。在不同的干燥時間(0、12、60、96、156及204 h)將樣品取出，并進行不同電壓下的FDS測試，測試結果如圖23所示。

由圖23(a)可以看出，老化400 h的樣品再次受潮后，老化導致的非線性損耗峰被低頻段電導損耗替代，由于水分的引入使得油紙之間老化產生的微觀界面極化過程發生改變。圖23(a)可見低頻段曲線變化特征符合高含水量時的tanδ-f曲線變化規律。隨著干燥的進行，圖23(b)中干燥時間為96 h的樣品曲線在中頻段(0.01～0.1 Hz)出現了非線性的損耗峰。以上兩圖中的現象說明，大量水分的出現使得纖維素對離子的阻礙作用削弱，電壓對離子電導的提升作用占據主導，從而使得原有的非線性界面極化損耗峰消失。圖23(c)及(d)中，隨著干燥時間的增加，水分逸散出來，界面極化程度增強，在中低頻段(0.01～1 Hz)出現了非線性界面極化損耗峰。當干燥時間達到156 h以上時，tanδ-f曲線中低頻段變化規律與含水量小于5%時的規律一致，說明此時含水量小于5%。并且中低頻段出現了與老化400 h干燥樣品相似的非線性損耗峰，圖23(c)及(d)中損耗峰的特征頻率均為0.01 Hz，這與前文中結果一致。在小于0.002 15 Hz時，圖23(c)中低頻段存在由殘留水分導致的電導過程。由上述可得，當含水量低于5%時，老化的特征頻率仍可作為典型特征量。圖23(d)中的測試結果與未受潮時圖16(a)中的結果較為一致，但仍存在較小的差距，這主要由于初級結合水不容易與纖維素分離，限制了絕緣干燥的程度。