本發(fā)明涉及油紙電容式套管故障診斷，特別涉及一種不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

1、油紙電容式套管是連接電力變壓器繞組和電力系統(tǒng)線路的重要電力設(shè)備，其內(nèi)部主要由絕緣紙和絕緣油組成，絕緣紙的性能決定了油紙電容式套管的運行安全穩(wěn)定性和使用壽命。因此，對絕緣紙進行準(zhǔn)確的狀態(tài)評估可以有效避免油紙電容式套管的運行事故。

2、在長期帶電工作時，油紙電容式套管內(nèi)部會產(chǎn)生一個不均勻分布的溫度場，因此導(dǎo)致油紙電容式套管內(nèi)部不同部位絕緣紙的老化程度不相等，即絕緣紙發(fā)生了不均勻老化。頻域介電譜法近年來被廣泛用于檢測油浸絕緣紙的老化狀態(tài)，其原理是通過頻域介電響應(yīng)測試儀在油浸絕緣紙兩側(cè)依次施加不同頻率的正弦交流電，進而可以獲得每個頻率下油浸絕緣紙的復(fù)相對介電常數(shù)，復(fù)相對介電常數(shù)與油浸絕緣紙的老化程度(聚合度)存在定量關(guān)系，因此可以通過測量復(fù)相對介電常數(shù)來實現(xiàn)油浸絕緣紙的老化程度(聚合度)評估。

3、傳統(tǒng)x模型描述了油紙電容式套管中絕緣紙、絕緣油和復(fù)合絕緣油紙三者之間復(fù)相對介電常數(shù)的定量關(guān)系，可以用于預(yù)測現(xiàn)場油紙電容式套管在均勻老化下的fds曲線。但是，傳統(tǒng)的x模型認為沿軸向和徑向方向的油紙電容式套管絕緣紙老化狀態(tài)是一致的，實際上運行中的油紙電容式套管內(nèi)部溫度分布是不均勻的，油紙電容式套管底部和內(nèi)側(cè)的溫度要遠高于其它部位，而不均勻的溫度場會導(dǎo)致絕緣紙沿軸向和徑向不均勻老化，因此傳統(tǒng)x模型的準(zhǔn)確性不能保證，并且未考慮到軸向和徑向的不均勻老化，有待進一步完善。

4、另外，有學(xué)者針對油紙電容式套管的不均勻老化提出了考慮不均勻老化的修正x模型，該模型可實現(xiàn)徑向不均勻老化下的fds曲線預(yù)測，但是該模型認為油紙電容式套管中各層絕緣紙的軸向長度是相等的，也認為各層鋁箔的軸向長度是相等的，與油紙電容式套管的真實情況不一致，因此預(yù)測的準(zhǔn)確率有待考究；而且，修正x模型沒有考慮油紙電容式套管絕緣紙在軸向的不均勻老化，因此其適用性具有局限性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，考慮了油紙電容式套管絕緣紙在徑向和軸向的不均勻老化，絕緣狀況預(yù)測模型更準(zhǔn)確，有助于提高電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，包括以下步驟：

3、s11，獲取油紙電容式套管的基本參數(shù)，所述基本參數(shù)包括：油紙電容式套管導(dǎo)電桿的外半徑、絕緣紙的層數(shù)、各層絕緣紙的厚度、各層絕緣紙的軸向長度、各層鋁箔的軸向長度以及絕緣油的復(fù)相對介電常數(shù)；

4、s12，劃分絕緣紙區(qū)間，所述絕緣紙區(qū)間為同一層的鋁箔與絕緣紙長度重合區(qū)域的絕緣紙，分別將各層所述絕緣紙區(qū)間沿著軸向劃分為多個長度相等的絕緣紙單元；

5、s13，構(gòu)建多層所述絕緣紙區(qū)間的不均勻老化狀態(tài)預(yù)測模型，分別設(shè)置各個所述絕緣紙單元的聚合度；

6、s14，獲取各個所述絕緣紙單元的復(fù)相對介電常數(shù)；

7、s15，得到用于預(yù)測油紙電容式套管在不均勻老化狀態(tài)下的絕緣狀況的增強x模型的數(shù)學(xué)表達式：

8、

9、式中，是油紙電容式套管的復(fù)相對介電常數(shù)，ε'rtot是的實部，ε″rtot是的虛部，li為第i層鋁箔的軸向長度，ri為第i層絕緣紙的外半徑，f(i)是第i層絕緣紙區(qū)間劃分的絕緣紙單元個數(shù)，n是絕緣紙的總層數(shù)，是第i層絕緣紙第k個絕緣紙單元的復(fù)相對介電常數(shù)，是絕緣油的復(fù)相對介電常數(shù)，x是各層絕緣紙與對應(yīng)層復(fù)合了絕緣油和絕緣紙的絕緣油紙的厚度比。

10、優(yōu)選的，所述步驟s11中獲取所述絕緣油的復(fù)相對介電常數(shù)的方法為：將絕緣油倒入三電極測量容器中，上下兩個電極板之間保持2mm，使用儀器測量絕緣油的復(fù)相對介電常數(shù)。

11、優(yōu)選的，所述步驟s11中絕緣紙和鋁箔的層數(shù)相等，同一層的絕緣紙長度大于或等于鋁箔長度。

12、優(yōu)選的，所述步驟s12中劃分所述絕緣紙區(qū)間的函數(shù)表達式為：

13、

14、式中，ttop是測量獲得的油紙電容式套管頂端溫度，tdown是測量獲得的油紙電容式套管底部溫度，δt是溫度間隔，l1是第1層鋁箔的軸向長度，li是第i層鋁箔的軸向長度，[]是四舍五入取正整數(shù)函數(shù)。

15、優(yōu)選的，所述步驟s12中油紙電容式套管內(nèi)部溫度分布是不均勻的，絕緣紙沿軸向和徑向的老化狀態(tài)是不均勻的。

16、優(yōu)選的，所述步驟s13中多層所述絕緣紙區(qū)間沿徑向設(shè)有兩個以上不同聚合度的所述絕緣紙單元。

17、優(yōu)選的，所述步驟s13中各層所述絕緣紙區(qū)間沿軸向設(shè)有兩個以上不同聚合度的所述絕緣紙單元。

18、優(yōu)選的，所述步驟s13中所述絕緣紙單元的聚合度設(shè)置范圍在0到1500之間。

19、優(yōu)選的，所述步驟s14中獲取各個所述絕緣紙單元的復(fù)相對介電常數(shù)方法為：按照步驟s13中設(shè)置的聚合度制作絕緣紙，使用儀器測量制作出的絕緣紙的復(fù)相對介電常數(shù)，作為對應(yīng)聚合度的所述絕緣紙單元的復(fù)相對介電常數(shù)。

20、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

21、本發(fā)明通過構(gòu)建增強x模型對油紙電容式套管在不均勻老化狀態(tài)下的絕緣狀況進行預(yù)測，考慮了油紙電容式套管絕緣紙在徑向和軸向的不均勻老化效應(yīng)對復(fù)相對介電常數(shù)特性的影響，對比現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)測方法更全面，使得油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測更準(zhǔn)確，能夠為后續(xù)進行油紙電容式套管絕緣紙不均勻老化狀態(tài)評估提供可參考的模型基礎(chǔ)，有助于及時發(fā)現(xiàn)油紙電容式套管絕緣系統(tǒng)的潛在風(fēng)險，從而提高電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟s11中獲取所述絕緣油的復(fù)相對介電常數(shù)的方法為：將絕緣油倒入三電極測量容器中，上下兩個電極板之間保持2mm，使用儀器測量絕緣油的復(fù)相對介電常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟s11中絕緣紙和鋁箔的層數(shù)相等，同一層的絕緣紙長度大于或等于鋁箔長度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟s12中劃分所述絕緣紙區(qū)間的函數(shù)表達式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟s12中油紙電容式套管內(nèi)部溫度分布是不均勻的，絕緣紙沿軸向和徑向的老化狀態(tài)是不均勻的。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟s13中多層所述絕緣紙區(qū)間沿徑向設(shè)有兩個以上不同聚合度的所述絕緣紙單元。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟s13中各層所述絕緣紙區(qū)間沿軸向設(shè)有兩個以上不同聚合度的所述絕緣紙單元。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟s13中所述絕緣紙單元的聚合度設(shè)置范圍在0到1500之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟s14中獲取各個所述絕緣紙單元的復(fù)相對介電常數(shù)方法為：按照步驟s13中設(shè)置的聚合度制作絕緣紙，使用儀器測量制作出的絕緣紙的復(fù)相對介電常數(shù)，作為對應(yīng)聚合度的所述絕緣紙單元的復(fù)相對介電常數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及油紙電容式套管故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種不均勻老化油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測方法，包括：獲取套管導(dǎo)電桿的外半徑、絕緣紙的層數(shù)、各層絕緣紙的厚度、各層絕緣紙的軸向長度、各層鋁箔的軸向長度以及絕緣油的復(fù)相對介電常數(shù)；分別將各層所述絕緣紙區(qū)間沿著軸向劃分為多個長度相等的絕緣紙單元；預(yù)測不均勻老化狀態(tài)分布情況并分別設(shè)置各個絕緣紙單元的聚合度；獲取各個所述絕緣紙單元的復(fù)相對介電常數(shù)；得到用于預(yù)測油紙電容式套管在不均勻老化狀態(tài)下的絕緣狀況的增強X模型的數(shù)學(xué)表達式。本發(fā)明考慮了絕緣紙在徑向和軸向的不均勻老化效應(yīng)，增強X模型的預(yù)測方法更合理，油紙電容式套管的絕緣狀況預(yù)測更準(zhǔn)確。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇至誠,張鐿議,韋文廠,蘭丹泉,王磊,范禹帆,張鈺業(yè),程海涵
受保護的技術(shù)使用者：廣西大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6