[發明專利]考慮電導效應和不均勻老化變壓器油紙絕緣系統的改進XY模型構建方法

有效

• 申請號: 202110837638.0
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113777445B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 范賢浩;劉捷豐;王清印;張鐿議
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/00
• 代理公司: 南寧東之智專利代理有限公司 45128
• 代理人: 黃麗華;汪治興

1.一種考慮電導效應和不均勻老化變壓器油紙絕緣系統的改進XY模型構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）結合介電響應理論和傳統XY模型，搭建考慮電導效應下的改進XY模型，得到考慮電導效應下的改進XY模型的數學表達式；所述傳統XY模型中，變壓器油紙絕緣結構等效為一個由隔板、撐條和絕緣油構成的二維矩形，其中X值代表隔板總厚度和主絕緣總厚度的比值，Y值代表撐條寬度和主絕緣平均寬度的比值；電介質理論中電介質材料的介電響應特性包含極化和電導兩個部分，所以單一電介質的介電特性可用公式（1）表示：

??????????????????????????????????????????(1)

式(1)中Y是復導納，C是復電容代表極化部分，R是電阻代表電導部分，k是表征極化和電導效應占比的權重系數；

因此，變壓器主絕緣內各部分導納可分別表示為：

??????????????????????????(2)

式(2)中ξ是一個和k相關的響應函數，且ξ=(1/k+1-k)，ε_r是相對介電常數，C₀為幾何電容，Y₁₁、Y₁₂、Y₂₁、Y₂₂是復導納，X值代表隔板總厚度和主絕緣總厚度的比值，Y值代表撐條寬度和主絕緣平均寬度的比值；

進而根據等效電路可以推導出變壓器主絕緣的復導納和相對介電常數，得到考慮電導效應下改進XY模型數學表達式，具體為：

????????????????????????????????????????(3)

???????????????????????????????(4)

??????????????????????????????????????(5)

??????????????????????(6)；

式(3)~(6)中，X值代表隔板總厚度和主絕緣總厚度的比值，Y值代表撐條寬度和主絕緣平均寬度的比值；

（2）將步驟（1）中的考慮電導效應下的改進XY模型，結合考慮不均勻老化的情況下，構建考慮電導效應和不均勻熱老化的改進XY模型，得到綜合考慮電導效應和不均勻熱老化的改進XY模型的數學表達式為：

；

式中，m和j是用于區分不同老化區域的位置標記，ε_ro、ε_rp分別是絕緣油和紙板的相對介電常數；

（3）制備多組不同水分梯度具有不同老化程度的油浸紙樣本，并測量了油浸紙樣本和絕緣油的FDS數據；

（4）搭建模擬非均勻老化狀態下變壓器主絕緣的組合結構模型，并測得組合絕緣模型結構的FDS數據；

（5）通過采用每個紙板的相對介電常數ε_rp和油的相對介電常數ε_ro以及實測的FDS數據可以直接計算ε_rtot；根據實驗室測量的組合結構模型的FDS曲線，點對點地求出響應函數ξ取值；

（6）首先測量同一組合結構模型不同老化的紙板和絕緣油的FDS數據；然后測取了不同組合結構模型的FDS數值；將計算出的組合結構模型的介電常數實部及虛部和測量值進行比較；

（7）對步驟(6)中計算值和測量值的對比結果進行相對誤差(RE)分析，驗證所提模型在每個頻率點處的計算結果的準確性。