本發(fā)明屬于變壓器油紙絕緣電老化壽命評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計及溫度和水分雙參量的植物油紙絕緣電老化壽命評估方法。

背景技術(shù)：

油紙絕緣作為電力變壓器內(nèi)絕緣的主要組成形式，在長期的運行過程中受到以電壓、溫度和水分為主的多因子老化影響，其絕緣壽命下降，直接威脅到變壓器的安全可靠運行。目前植物油紙絕緣的老化特性都集中于電熱等單因素作用，缺乏溫度、水分等多因素協(xié)同作用下植物油紙絕緣電老化特性研究，且尚未關(guān)注不同運行狀態(tài)的油紙絕緣壽命評估。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種計及溫度和水分雙參量的植物油紙絕緣電老化壽命評估方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，一種計及溫度和水分雙參量的植物油紙絕緣電老化壽命評估方法，包括以下步驟：

步驟一：將植物油紙預處理后，選擇并控制不同試驗溫度和初始水分含量的試品進行加速電老化試驗，獲得溫度和水分對油紙絕緣電場分布的影響規(guī)律；

步驟二：基于溫度和水分協(xié)同作用下植物油紙絕緣電老化特性的影響規(guī)律，分別建立電場強度與溫度、電場強度與水分的雙參量電老化壽命模型；

步驟三：根據(jù)所建立的雙參量電老化壽命模型中溫度和水分雙參量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立計及溫度和水分雙參量的植物油紙絕緣電老化壽命通用方程；

步驟四：運用逐步回歸分析檢驗計及溫度和水分雙參量的植物油紙絕緣電老化壽命通用方程各參量的顯著性水平。

進一步，所述的計及溫度和水分雙參量的植物油紙絕緣電老化壽命通用方程為

式中，x表示紙中水分含量，E表示試驗電場，L表示威布爾特征壽命，其他參量為常數(shù)；參量k1、k2、k3及k4與水分含量相關(guān)，參量b1及b2與水分含量無關(guān)。

進一步，所述電場強度與溫度的老化的壽命模型：

L＝exp(A₁+A₂U+(B₁+B₂U)/T)

式中，L是油紙絕緣在電壓U和溫度T作用下的擊穿時間；A1、A2、B1和B2為常數(shù)，與試驗環(huán)境與具體的材料性質(zhì)有關(guān)。

進一步，基于不同試驗溫度下植物油紙絕緣樣品威布爾特征壽命值和等效擊穿場強，利用MATLAB統(tǒng)計工具箱regress函數(shù)實現(xiàn)回歸模型的參數(shù)估計：

L＝exp(9-0.66E+1959.3/T+149.37E/T)。

進一步，建立電場強度與水分的植物油紙絕緣電老化壽命模型：

lnL＝-kE-mx+n

式中，k為耐受系數(shù)，m、n為油紙絕緣電老化壽命耐受系數(shù)的相關(guān)系數(shù)。

進一步，基于不同紙中水分含量下植物油紙絕緣樣品威布爾特征壽命值和等效擊穿場強，采用線性擬合的方法進行參數(shù)估計：

L＝e^{(19.94-121.7x-0.239E)}。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

本發(fā)明結(jié)合變壓器實際運行工況，考慮溫度和水分這兩個對變壓器安全運行威脅最大因素的協(xié)同作用，提出多因素植物油紙絕緣壽命評估方法，實現(xiàn)不同運行狀態(tài)下油紙絕緣安全可靠度評估策略的制定，這對植物絕緣油在大型電力變壓器中推廣應用具有重要的科學意義和應用價值。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中：

圖1為逐步回歸分析殘差杠桿圖；

圖2為溫度與水分與加速因子的關(guān)系。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。

一種計及溫度和水分雙參量的植物油紙絕緣電老化壽命評估方法，包括以下步驟：

步驟一：將植物油紙預處理后，選擇并控制不同試驗溫度和初始水分含量的試品進行加速電老化試驗，獲得溫度和水分對油紙絕緣電場分布的影響規(guī)律，植物油紙絕緣等效擊穿場強和特征壽命隨著溫度上升和水分含量增加而下降；

步驟二：基于溫度和水分協(xié)同作用下植物油紙絕緣電老化特性的影響規(guī)律，從圖2中可以看出，初始水分含量越高，溫度對絕緣紙壽命衰減的加速效果越明顯，并且溫度越高，紙中水分含量對絕緣紙壽命衰減的加速效果也越明顯。分別建立電場強度與溫度關(guān)聯(lián)的FALLOU電老化壽命模型：

L＝exp(A₁+A₂U+(B₁+B₂U)/T)

式中，L是油紙絕緣在電壓U和溫度T作用下的擊穿時間；A1、A2、B1和B2為常數(shù)，與試驗環(huán)境與具體的材料性質(zhì)有關(guān)?；诓煌囼灉囟认轮参镉图埥^緣樣品威布爾特征壽命值和等效擊穿場強，利用MATLAB統(tǒng)計工具箱regress函數(shù)實現(xiàn)回歸模型的參數(shù)估計：

L＝exp(9-0.66E+1959.3/T+149.37E/T)

建立電場強度與水分的植物油紙絕緣電老化壽命模型：

lnL＝-kE-mx+n

式中，x為絕緣紙片水分含量，E為等效擊穿場強。耐受系數(shù)k值主要與試驗溫度有關(guān)，受絕緣紙中水分含量影響較小，m、n為油紙絕緣電老化壽命耐受系數(shù)的相關(guān)系數(shù)?；诓煌堉兴趾肯轮参镉图埥^緣樣品威布爾特征壽命值和等效擊穿場強，采用線性擬合的方法進行參數(shù)估計：

L＝e^{(19.94-121.7x-0.239E)}

步驟三：根據(jù)所建立的雙參量電老化壽命模型中溫度和水分雙參量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立計及溫度和水分雙參量的植物油紙絕緣電老化壽命通用方程；

所述的計及溫度和水分雙參量的植物油紙絕緣電老化壽命通用方程為

式中，x表示紙中水分含量，E表示試驗電場，L表示威布爾特征壽命，其他參量為常數(shù)。參量k₁、k₂、k₃及k₄與水分含量相關(guān)，參量b₁及b₂與水分含量無關(guān)。

步驟四：運用逐步回歸分析檢驗計及溫度和水分雙參量的植物油紙絕緣電老化壽命通用方程各參量的顯著性水平，顯著性水平越高，表明壽命模型與試驗數(shù)據(jù)擬合效果較好。

本發(fā)明結(jié)合變壓器實際運行工況，考慮溫度和水分這兩個對變壓器安全運行威脅最大因素的協(xié)同作用，提出多因素植物油紙絕緣壽命評估方法，實現(xiàn)不同運行狀態(tài)下油紙絕緣安全可靠度評估策略的制定，這對植物絕緣油在大型電力變壓器中推廣應用具有重要的科學意義和應用價值。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。