一種變壓器絕緣紙活化能的測定方法及變壓器絕緣紙的壽命預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變壓器絕緣紙活化能的測定方法，在多個(gè)溫度下對變壓器絕緣紙進(jìn)行加速老化試驗(yàn)，定期測定變壓器絕緣紙的聚合度，當(dāng)聚合度小于250時(shí)，結(jié)束加速老化試驗(yàn)，得到多個(gè)溫度下變壓器絕緣紙的聚合度為250時(shí)的老化時(shí)間，通過壽命預(yù)測模型及多個(gè)溫度下變壓器絕緣紙的聚合度為250時(shí)的老化時(shí)間計(jì)算出活化能；壽命預(yù)測模型為：lnτ=ln?A+Ea/(RT)，其中，A為比例常數(shù)，Ea為活化能，R為波爾茨曼常數(shù)，T為溫度，τ表示產(chǎn)品在溫度為T時(shí)的工作壽命。本發(fā)明通過計(jì)算得到絕緣紙的活化能，從而得到適用于該種絕緣紙的壽命預(yù)測模型，進(jìn)而使得絕緣紙壽命評(píng)估的結(jié)果更加準(zhǔn)確。
【專利說明】一種變壓器絕緣紙活化能的測定方法及變壓器絕緣紙的壽命預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變壓器絕緣紙活化能的測定方法及變壓器絕緣紙的壽命預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]核電站主變壓器多為大容量油浸式電力變壓器，由于實(shí)際運(yùn)行情況及負(fù)荷變化的差異，其實(shí)際剩余壽命具有相當(dāng)?shù)牟淮_定性。無依據(jù)的超期運(yùn)行將造成核電站重大安全隱患，同時(shí)，由于主變壓器的體積和重量龐大，更換工作量大、工期長，造價(jià)高和制造周期長，在核電站壽期中需要對其進(jìn)行老化評(píng)估和剩余壽命預(yù)測，從而提前制定采購和更換計(jì)劃，避免盲目維修或更換。
[0003]核電站設(shè)計(jì)壽命為40年，根據(jù)電站目前的老化與壽命管理要求，還需要研究60年延壽的問題。這就需要通過分析和評(píng)估主變壓器老化和壽命狀況來確定其在電站合適的時(shí)期的更換策略和計(jì)劃。
[0004]大容量油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)主要是由絕緣紙(板)等纖維素材料和環(huán)烷烴礦物絕緣油兩大部分組成。由于絕緣油可以根據(jù)老化情況進(jìn)行適時(shí)凈化、再生以及更換處理，而絕緣紙(板)等固體絕緣材料劣化后引起的性能下降則是不可逆轉(zhuǎn)的，而且一般都無法直接更換。這些固體絕緣材料的老化和不可用就基本意味著整個(gè)變壓器的不可用。因此，變壓器的老化和壽命主要取決于其所使用的絕緣紙(板)。
[0005]國外已有研究表明，聚合度是表征絕緣紙機(jī)械強(qiáng)度的一個(gè)重要參數(shù)，是確定絕緣紙老化和剩余壽命的最直接、最可靠的指標(biāo)。常見的聚合度測試方法包括:
[0006]I)通過測試油中糠醛含量估算聚合度數(shù)值，但該方法存在下述缺陷:
[0007]由于現(xiàn)場變壓器有存在過濾、更新等過程，會(huì)導(dǎo)致油中糠醛含量變化；
[0008]濾油后的糠醛含量與濾油前的糠醛含量之間的關(guān)系需要研究；
[0009]糠醛含量與絕緣紙聚合度之間關(guān)系有待進(jìn)一步研究；
[0010]上述幾點(diǎn)均會(huì)導(dǎo)致聚合度估算數(shù)值不準(zhǔn)確。
[0011]2)通過測量粘度的方法得到平均聚合度。
[0012]在變壓器絕緣紙剩余壽命評(píng)估領(lǐng)域，現(xiàn)有的研究成果多為在某一溫度條件下進(jìn)行加速老化試驗(yàn)，定期采集絕緣紙的聚合度，而對于壽命評(píng)估的關(guān)鍵因素(活化能)使用的是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這會(huì)造成評(píng)估結(jié)果不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種變壓器絕緣紙活化能的測定方法。
[0014]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種利用上述活化能對該變壓器絕緣紙進(jìn)行壽命預(yù)測的壽命預(yù)測方法。
[0015]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:[0016]一種變壓器絕緣紙活化能的測定方法，在多個(gè)溫度下對變壓器絕緣紙進(jìn)行加速老化試驗(yàn)，定期測定所述的變壓器絕緣紙的聚合度，當(dāng)聚合度小于250時(shí)，結(jié)束所述的加速老化試驗(yàn)，得到多個(gè)溫度下所述的變壓器絕緣紙的聚合度為250時(shí)的老化時(shí)間，通過壽命預(yù)測模型及所述的多個(gè)溫度下所述的變壓器絕緣紙的聚合度為250時(shí)的老化時(shí)間計(jì)算出所述的活化能；所述的壽命預(yù)測模型為:1η τ =In A+Ea/(RT)，其中，A為比例常數(shù)，Ea為所述的活化能，R為波爾茨曼常數(shù)，T為溫度，τ表示產(chǎn)品在溫度為T時(shí)的工作壽命。
[0017]優(yōu)選地，所述的多個(gè)溫度至少為2個(gè)。
[0018]優(yōu)選地，通過粘度法測定所述的變壓器絕緣紙的聚合度。
[0019]具體地，由于Arrhenius模型認(rèn)為老化降解是溫度作用的結(jié)果，并且可以求出給定溫度下的預(yù)測剩余壽命，還可根據(jù)某一溫度下的剩余壽命推導(dǎo)出另一溫度下的剩余壽命，熱老化是一種在溫度作用下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，這個(gè)化學(xué)反應(yīng)是溫度的函數(shù)，因此采用Arrhenius模型推導(dǎo)出所述的壽命預(yù)測模型。壽命預(yù)測模型的推導(dǎo)方法為:
[0020]公式(I)為Arrhenius模型，公式(I)表示為:
[0021]K(t) =Aa exp(_Ea/RT) (I),
[0022]其中:K (t):反應(yīng)速率；Aa:比例常數(shù)；Ea:所述的活化能；R:波爾茨曼常數(shù)；T:工作溫度；
[0023]公式(I)可變形為公式(2):
[0024]In K(t) =In Aa-Ea/(RT) (2);
[0025]設(shè)τ為產(chǎn)品在溫度T下的工作壽命，即得所述的壽命預(yù)測模型:1η τ =In A+Ea/(RT)，其中:A=1/Aa。
[0026]優(yōu)選地，根據(jù)所述的壽命預(yù)測模型及所述的多個(gè)溫度下所述的變壓器絕緣紙的聚合度為250時(shí)的老化時(shí)間，利用最小二乘法計(jì)算出所述的活化能。
[0027]更優(yōu)選地,對所述的壽命預(yù)測模型進(jìn)行整理,令y=ln τ , x=l/T, a=Ea/R, b=ln A,可得出:y=ax+b ；
[0028]根據(jù)所述的多個(gè)溫度下所述的變壓器絕緣紙的聚合度為250時(shí)的老化時(shí)間，利用最小二乘法可直接計(jì)算出參數(shù)a和b，計(jì)算方法如式(5 )與式(6
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器絕緣紙活化能的測定方法，其特征在于:在多個(gè)溫度下對變壓器絕緣紙進(jìn)行加速老化試驗(yàn)，定期測定所述的變壓器絕緣紙的聚合度，當(dāng)聚合度小于250時(shí)，結(jié)束所述的加速老化試驗(yàn)，得到多個(gè)溫度下所述的變壓器絕緣紙的聚合度為250時(shí)的老化時(shí)間，通過壽命預(yù)測模型及所述的多個(gè)溫度下所述的變壓器絕緣紙的聚合度為250時(shí)的老化時(shí)間計(jì)算出所述的活化能；所述的壽命預(yù)測模型為:1η τ =In A+Ea/(RT)，其中，A為比例常數(shù)，Ea為所述的活化能，R為波爾茨曼常數(shù)，T為溫度，τ表示產(chǎn)品在溫度為T時(shí)的工作壽命O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于:所述的多個(gè)溫度至少為2個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于:通過粘度法測定所述的變壓器絕緣紙的聚合度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于:根據(jù)所述的壽命預(yù)測模型及所述的多個(gè)溫度下所述的變壓器絕緣紙的聚合度為250時(shí)的老化時(shí)間，利用最小二乘法計(jì)算出所述的活化能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測定方法，其特征在于:所述的活化能的計(jì)算步驟如下: (1)、對所述的壽命預(yù)測模型進(jìn)行整理，令y= In τ，X = 1/T, a = Ea/R, b = In A,可得出:y = ax+b ； (2)、根據(jù)所述的多個(gè)溫度下所述的變壓器絕緣紙的聚合度為250時(shí)的老化時(shí)間，利用最小二乘法可直接計(jì)算出參數(shù)a和b，計(jì)算方法如下式:
6.一種變壓器絕緣紙的壽命預(yù)測方法，其特征在于:采用權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的測定方法得到所述的活化能和所述的比例常數(shù)A，將所述的活化能和所述的比例常數(shù)A再代入所述的壽命預(yù)測模型即得所述的變壓器絕緣紙的壽命預(yù)測模型，然后根據(jù)所述的變壓器絕緣紙的實(shí)際運(yùn)行溫度，即可計(jì)算出所述的變壓器絕緣紙?jiān)谠搶?shí)際運(yùn)行溫度下的預(yù)測壽命。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103884818SQ201410126404
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】石頡, 吳成年, 施海寧, 姚建林 申請人:蘇州熱工研究院有限公司, 中國廣核集團(tuán)有限公司