油纸绝缘套管是电力系统中最常用的一种套管型式,被广泛应用于110 kV及以上电压等级的变压器中。受潮缺陷是导致油纸绝缘套管发生故障的主要因素,目前针对该缺陷常用的诊断方法是频域介电响应法,但传统的介电谱测量技术因大多采用200V以下的测试电压,存在两点不足:一是响应电流小,在现场测试时容易受环境噪声干扰导致较大的测量误差;二是油纸绝缘受潮后介损会随电压发生变化,而在低压下介损变化量过小,尤其是轻微的受潮缺陷,其介损变化规律易被测量误差所覆盖而导致无法察觉。为了提高装置的抗干扰能力以及受潮检测的灵敏度,本文研制了用于油纸绝缘套管受潮诊断的高压频域介电谱测量装置。高压介电谱测量装置的主要技术难点包括测量回路设计、装置架构设计、高精度测量以及受潮诊断判据等。首先针对现场的变压器套管,通过仿真分析了不同信号注入点与测量点下的介电响应情况,确定了测试频率范围为10mHz～1 Hz,最高试验电压和最大测量功率分别为10kV和20 W。在装置架构中,针对高压介电谱测试时电源噪声大的问题以及潜在的击穿风险,分别设计了高压滤波电路和传感器保护电路。为提高测量精度,对微电流传感器采用了实时校准的方法,以排除温度变化的影响,并通过对比分析与实际测试,对数据处理算法、信号采集方法以及高压介电谱测试流程进行了优化,完成了基于最小二乘拟合算法进行波形初相位分析的介电响应分析软件的开发。最后通过对40.5 kV和15 kV两种型号的油纸绝缘套管模型进行受潮处理与高压介电谱测试,得到套管绝缘水分含量与高压介电谱数据间的对应关系。利用IDAX 300型介电响应分析仪与本文研制的高压介电谱测量装置对同一支40.5kV套管进行测试,并以IDAX300的测量结果为基准,得到高压介电谱测量装置的介损角测量结果的绝对误差小于1.15×10^-3rad,相对误差小于9.22%;复电容实部和虚部的最大绝对测量误差分别为16.77 pF、0.585 pF,最大相对误差分别为8.59%、13.08%。针对40.5 kV套管模型开展的受潮诊断试验结果表明,对于该型号套管电容芯子局部轻微受潮的情况,商业仪器可能得到错误的诊断结论,而利用高压介电谱技术则可以发现其受潮缺陷。15 kV套管模型的受潮诊断试验结果表明,套管干燥良好时,介电谱数据随电压升高几乎保持不变;干燥不彻底的套管,低频介损随电压的升高线性增大,但增幅较小;未干燥的套管,低频介损同样随电压升高线性增大,且增幅很大。对15kV套管模型介损随电压变化的曲线进行线性拟合,得到△tanδ/△U随纸中水分含量变化的曲线,发现△tanδ/△U与水分含量呈正线性相关。两种型号的套管模型的受潮试验结果证明了高压介电谱技术可以用于油纸绝缘套管的受潮诊断。