一种计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命评估方法与流程

本发明属于变压器油纸绝缘电老化寿命评估技术领域，具体涉及一种计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命评估方法。

背景技术：

油纸绝缘作为电力变压器内绝缘的主要组成形式，在长期的运行过程中受到以电压、温度和水分为主的多因子老化影响，其绝缘寿命下降，直接威胁到变压器的安全可靠运行。目前植物油纸绝缘的老化特性都集中于电热等单因素作用，缺乏温度、水分等多因素协同作用下植物油纸绝缘电老化特性研究，且尚未关注不同运行状态的油纸绝缘寿命评估。

技术实现要素：

鉴于此，本发明的目的是提供一种计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命评估方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命评估方法，包括以下步骤：

步骤一：将植物油纸预处理后，选择并控制不同试验温度和初始水分含量的试品进行加速电老化试验，获得温度和水分对油纸绝缘电场分布的影响规律；

步骤二：基于温度和水分协同作用下植物油纸绝缘电老化特性的影响规律，分别建立电场强度与温度、电场强度与水分的双参量电老化寿命模型；

步骤三：根据所建立的双参量电老化寿命模型中温度和水分双参量的关联关系，建立计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命通用方程；

步骤四：运用逐步回归分析检验计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命通用方程各参量的显著性水平。

进一步，所述的计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命通用方程为

式中，x表示纸中水分含量，E表示试验电场，L表示威布尔特征寿命，其他参量为常数；参量k1、k2、k3及k4与水分含量相关，参量b1及b2与水分含量无关。

进一步，所述电场强度与温度的老化的寿命模型：

L＝exp(A₁+A₂U+(B₁+B₂U)/T)

式中，L是油纸绝缘在电压U和温度T作用下的击穿时间；A1、A2、B1和B2为常数，与试验环境与具体的材料性质有关。

进一步，基于不同试验温度下植物油纸绝缘样品威布尔特征寿命值和等效击穿场强，利用MATLAB统计工具箱regress函数实现回归模型的参数估计：

L＝exp(9-0.66E+1959.3/T+149.37E/T)。

进一步，建立电场强度与水分的植物油纸绝缘电老化寿命模型：

lnL＝-kE-mx+n

式中，k为耐受系数，m、n为油纸绝缘电老化寿命耐受系数的相关系数。

进一步，基于不同纸中水分含量下植物油纸绝缘样品威布尔特征寿命值和等效击穿场强，采用线性拟合的方法进行参数估计：

L＝e^{(19.94-121.7x-0.239E)}。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明结合变压器实际运行工况，考虑温度和水分这两个对变压器安全运行威胁最大因素的协同作用，提出多因素植物油纸绝缘寿命评估方法，实现不同运行状态下油纸绝缘安全可靠度评估策略的制定，这对植物绝缘油在大型电力变压器中推广应用具有重要的科学意义和应用价值。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为逐步回归分析残差杠杆图；

图2为温度与水分与加速因子的关系。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

一种计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命评估方法，包括以下步骤：

步骤一：将植物油纸预处理后，选择并控制不同试验温度和初始水分含量的试品进行加速电老化试验，获得温度和水分对油纸绝缘电场分布的影响规律，植物油纸绝缘等效击穿场强和特征寿命随着温度上升和水分含量增加而下降；

步骤二：基于温度和水分协同作用下植物油纸绝缘电老化特性的影响规律，从图2中可以看出，初始水分含量越高，温度对绝缘纸寿命衰减的加速效果越明显，并且温度越高，纸中水分含量对绝缘纸寿命衰减的加速效果也越明显。分别建立电场强度与温度关联的FALLOU电老化寿命模型：

L＝exp(A₁+A₂U+(B₁+B₂U)/T)

式中，L是油纸绝缘在电压U和温度T作用下的击穿时间；A1、A2、B1和B2为常数，与试验环境与具体的材料性质有关。基于不同试验温度下植物油纸绝缘样品威布尔特征寿命值和等效击穿场强，利用MATLAB统计工具箱regress函数实现回归模型的参数估计：

L＝exp(9-0.66E+1959.3/T+149.37E/T)

建立电场强度与水分的植物油纸绝缘电老化寿命模型：

lnL＝-kE-mx+n

式中，x为绝缘纸片水分含量，E为等效击穿场强。耐受系数k值主要与试验温度有关，受绝缘纸中水分含量影响较小，m、n为油纸绝缘电老化寿命耐受系数的相关系数。基于不同纸中水分含量下植物油纸绝缘样品威布尔特征寿命值和等效击穿场强，采用线性拟合的方法进行参数估计：

L＝e^{(19.94-121.7x-0.239E)}

步骤三：根据所建立的双参量电老化寿命模型中温度和水分双参量的关联关系，建立计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命通用方程；

所述的计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命通用方程为

式中，x表示纸中水分含量，E表示试验电场，L表示威布尔特征寿命，其他参量为常数。参量k₁、k₂、k₃及k₄与水分含量相关，参量b₁及b₂与水分含量无关。

步骤四：运用逐步回归分析检验计及温度和水分双参量的植物油纸绝缘电老化寿命通用方程各参量的显著性水平，显著性水平越高，表明寿命模型与试验数据拟合效果较好。

本发明结合变压器实际运行工况，考虑温度和水分这两个对变压器安全运行威胁最大因素的协同作用，提出多因素植物油纸绝缘寿命评估方法，实现不同运行状态下油纸绝缘安全可靠度评估策略的制定，这对植物绝缘油在大型电力变压器中推广应用具有重要的科学意义和应用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。