[發明專利]基于介電模量的套管絕緣油紙溫度修正和活化能預測方法

有效

• 申請號: 202011384652.1
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112883536B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 劉捷豐;張鐿議
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/04
• 代理公司: 南寧東之智專利代理有限公司 45128
• 代理人: 杜啟杰;汪治興

本發明涉及電氣設備故障診斷技術領域，公開了一種基于介電模量的套管絕緣油紙溫度修正和活化能預測方法，包括以下步驟：得到介電模型M(ω)的表達式；制備不同水分含量的實驗樣本，在不同溫度下對樣本進行頻域介電譜測試，得到復介電常數對應的FDS曲線；將復介電常數虛部對應的FDS曲線進行轉換，得到M”(ω)對應的FDS曲線；使用最小二乘法定位M”(ω)對應FDS曲線的峰值頻率f_p，并得到f_p隨溫度和水分的變化規律；定義平移因子，并得到平移因子隨溫度和水分變化的規律；引用經典Arrhenius方程到活化能計算中，并得到與平移因子相關的活化能計算公式；建立活化能預測模型。本發明考慮了油紙絕緣系統中溫度和水分對活化能的影響，對于現場套管的老化評估有著重要意義。

技術領域

本發明涉及電氣設備故障診斷技術領域，更具體地，涉及基于介電模量的套管絕緣油紙溫度修正和活化能預測方法。

背景技術

隨著時代的發展和生產力的提高，電力系統在現代社會中的作用越來越顯著。作為電力系統的輸變電核心設備，電力套管作為電力系統中不可缺少的一環，對電能起著轉換和過度的作用，具有強度高，裝置穩定性好，使用壽命長等優點。但近年來，相關調查發現，目前國內大量電力套管面臨服役時間已接近甚至超過其設計服役年限的問題，并存在絕緣老化加劇、絕緣性能下降的高運行風險。如今對于保證套管在運行年限內安全可靠的工作成了重要的研究內容。

在電力套管的運行過程中，其油紙絕緣系統在長期運行中受到電、熱、機械以及化學等多種應力聯合作用下，使系統的絕緣性能下降，并會產生水分、糠醛、烴類、有機化合物等附加產物。隨著老化程度的加劇，油紙絕緣系統的絕緣性能不斷降低，進而將影響整個電網。因此對于套管絕緣狀態評估的研究至關重要，基于介電響應原理的時/頻域介電響應測量技術具有抗干擾能力強、攜帶信息豐富等優點，近年來受到了極大的關注，目前已經取得了很多有價值的成果。影響頻域介電響應測試的關鍵因素主要包括絕緣幾何結構、測試電壓、濕度、絕緣材料的導電性和溫度。特別是溫度對介電響應的影響已成為研究熱點。一方面，溫度變化會嚴重影響頻域介電響應測試結果，使頻域介電響應曲線沿頻率軸移動。因此溫度對FDS曲線的影響是不可忽視的。目前，通過主曲線提取溫度平移因子α_T可以被視為校正溫度對頻域介電響應數據影響的有效方法之一。但是，由于構造主曲線的方法不同，得到的主曲線和α_T也是有差別的。因此，在不構造主曲線的情況下，建立一個預測α_T的有效模型具有重要意義。另一方面，溫度也影響套管浸漬纖維素絕緣的老化速率，已有研究表明，可將活化能(E_a)作為反映套管纖維素絕緣平均老化率的指標。根據有效碰撞理論表明活化能與溫度自然相關。

因此，為了探究溫度對老化速率的影響，有必要討論溫度對Ea的影響，并期望可以改進基于老化動力學模型的狀態評估方法。本發明基于介電模量對油紙絕緣系統進行老化評估，同時，本發明還針對現場測量中存在溫度對測量結果產生影響的問題進行了研究，提出了消除現場溫度影響的校正方法。

發明內容

本發明針對發明背景所述問題，提出了一種基于介電模量的套管絕緣油紙溫度修正和活化能預測方法，有助于提高介電模量和活化能預測相關技術對套管絕緣狀態預測結果的可靠性。

為實現上述目的，本發明提出了一種基于介電模量的套管絕緣油紙溫度修正和活化能預測方法，包括以下步驟：

S1，定義介電模量為復介電常數的倒數，根據復介電常數的倒數得到介電模量的實部和虛部的表達式；

S2，制備不同水分含量的套管絕緣油紙，在不同溫度下對套管絕緣油紙進行頻域介電譜測試以得到復介電常數對應的FDS曲線；

S3，將復介電常數虛部對應的FDS曲線按所述表達式進行轉換以得到介電模量的虛部對應的FDS曲線；

S4，使用最小二乘法定位介電模量的虛部對應FDS曲線的峰值頻率，把峰值頻率作為特征參量，得到峰值頻率隨溫度和水分的變化規律；