本發(fā)明涉及變壓器，具體而言，涉及一種變壓器絕緣油紙熱老化模擬方法。

背景技術(shù)：

1、電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，發(fā)揮了連接電壓等級、進行電壓電流變換并實現(xiàn)電能的傳輸和分配的重要作用，其可靠性直接影響著電力系統(tǒng)的安全運行。另外，在變壓器運行過程中，油紙絕緣在電、熱、機械以及環(huán)境等因素的共同作用下會逐漸劣化，引起絕緣系統(tǒng)的機械強度或絕緣性能下降。而電力變壓器作為重要的大型供電設(shè)備，其維修成本和難度相當(dāng)之大，其故障造成的社會影響和經(jīng)濟損失也無可估量。因此，對變壓器運行過程中的熱老化過程、過熱故障過程進行模擬對于變壓器的保養(yǎng)和維護具有重要的指導(dǎo)意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種變壓器絕緣油紙熱老化模擬方法，其通過借助分子仿真軟件模擬長時間的老化過程，能夠反應(yīng)基本機理并減少時間成本，推斷油紙分子熱老化的分解路徑，實現(xiàn)指導(dǎo)變壓器的保養(yǎng)和檢修。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、本申請?zhí)峁┮环N變壓器絕緣油紙熱老化模擬方法，其包括以下步驟：

4、s1、利用分子動力學(xué)模擬軟件分別建立變壓器的油分子盒子模型和絕緣紙分子盒子模型；

5、s2、分別對油分子盒子模型和絕緣紙分子盒子模型進行弛豫和平衡優(yōu)化；

6、s3、將弛豫和平衡優(yōu)化后的油分子盒子模型和絕緣紙分子盒子模型通過層狀布置組合為層狀結(jié)構(gòu)模型；

7、s4、對層狀結(jié)構(gòu)模型進行多次弛豫和平衡優(yōu)化得到油紙模型；

8、s5、使用基于reaxff力場的分子動力學(xué)模擬法對油紙模型進行分子動力學(xué)模擬以得到軌跡分子；

9、s6、對得到的軌跡分子進行監(jiān)測統(tǒng)計，得到熱解過程各個時刻的系統(tǒng)狀態(tài)，繪制變化趨勢圖，得到模擬結(jié)果。

10、其中，弛豫和平衡優(yōu)化可以使得系統(tǒng)密度貼近真實值。

11、進一步地，步驟s1包括：利用分子動力學(xué)模擬軟件繪制絕緣油組分分子構(gòu)型和絕緣紙組分分子構(gòu)型，并根據(jù)絕緣油組分分子構(gòu)型建立變壓器油分子盒子模型，根據(jù)絕緣紙組分分子構(gòu)型建立變壓器絕緣紙分子盒子模型。

12、進一步地，步驟s1中，建立變壓器的油分子盒子模型和絕緣紙分子盒子模型前還包括：對絕緣油分子單體進行幾何優(yōu)化和能量最小化。

13、進一步地，上述弛豫和平衡優(yōu)化包括退火、加減壓和能量最小化處理。

14、進一步地，步驟s5中，使用基于reaxff力場的分子動力學(xué)模擬法對油紙模型進行分子動力學(xué)模擬的計算過程包括：

15、式中，為系統(tǒng)總能量，為鍵能，為孤對電子，、為過配位能量矯正，為鍵角能量，為懲罰能量，為扭轉(zhuǎn)能量，為連接能量，為氫鍵作用，為非鍵范德華作用力，為非鍵庫倫作用力，、為經(jīng)過矯正后的鍵級，為鍵參數(shù)，為配位數(shù)，為平衡鍵角，為原子間鍵角，為用來描述鍵的初始強度和剛度的參數(shù)，為與鍵級的初始值相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，、、均為用以調(diào)整鍵級曲線形狀的參數(shù)，為用來表明特定鍵長下的原子間相互作用力斜率或曲率的參數(shù)。

16、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點或有益效果：

17、本發(fā)明一種變壓器絕緣油紙熱老化模擬方法，通過建立油紙模型，并使用基于reaxff力場的分子動力學(xué)模擬法對油紙模型進行分子動力學(xué)模擬，能給精確地反映油紙分子的裂解過程，即可通過perl腳本將得到的裂解軌跡文件進行小分子產(chǎn)物統(tǒng)計，詳細繪制出各個時間段的產(chǎn)物生成情況，結(jié)合觀察裂解過程推斷得到油紙分子的裂解路徑，從而得到準確的老化試驗數(shù)據(jù)，為進行變壓器設(shè)備運行狀態(tài)診斷奠定了判斷基礎(chǔ)，為設(shè)備的穩(wěn)定運行提供可靠依據(jù)，同時為工作人員提供了反應(yīng)基本機理，減少了時間成本，實現(xiàn)指導(dǎo)變壓器的保養(yǎng)和檢修工作。

技術(shù)特征：

1.一種變壓器絕緣油紙熱老化模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種變壓器絕緣油紙熱老化模擬方法，其特征在于，步驟s1包括：利用分子動力學(xué)模擬軟件繪制絕緣油組分分子構(gòu)型和絕緣紙組分分子構(gòu)型，并根據(jù)絕緣油組分分子構(gòu)型建立變壓器油分子盒子模型，根據(jù)絕緣紙組分分子構(gòu)型建立變壓器絕緣紙分子盒子模型。

3.如權(quán)利要求2所述的一種變壓器絕緣油紙熱老化模擬方法，其特征在于，步驟s1中，建立變壓器的油分子盒子模型和絕緣紙分子盒子模型前還包括：對絕緣油分子單體進行幾何優(yōu)化和能量最小化。

4.如權(quán)利要求1所述的一種變壓器絕緣油紙熱老化模擬方法，其特征在于，所述弛豫和平衡優(yōu)化包括退火、加減壓和能量最小化處理。

5.如權(quán)利要求1所述的一種變壓器絕緣油紙熱老化模擬方法，其特征在于，步驟s5中，使用基于reaxff力場的分子動力學(xué)模擬法對油紙模型進行分子動力學(xué)模擬的計算過程包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種變壓器絕緣油紙熱老化模擬方法，涉及網(wǎng)絡(luò)檢測技術(shù)領(lǐng)域，包括：利用分子動力學(xué)模擬軟件分別建立變壓器的油分子盒子模型和絕緣紙分子盒子模型，然后對模型進行弛豫和平衡優(yōu)化，并通過層狀布置組合為層狀結(jié)構(gòu)模型，再通過多次弛豫和平衡優(yōu)化得到油紙模型，使用基于ReaxFF力場的分子動力學(xué)模擬法對模型進行模擬以得到軌跡分子，然后進行監(jiān)測統(tǒng)計得到熱解過程各個時刻的系統(tǒng)狀態(tài)，繪制變化趨勢圖得到模擬結(jié)果；本發(fā)明通過借助分子仿真軟件模擬長時間的老化過程，能夠為變壓器設(shè)備運行狀態(tài)診斷奠定判斷基礎(chǔ)和為設(shè)備的穩(wěn)定運行提供可靠依據(jù)，同時為工作人員提供了反應(yīng)基本機理，減少了時間成本，實現(xiàn)指導(dǎo)變壓器的保養(yǎng)和檢修工作。

技術(shù)研發(fā)人員：趙睿,牛歡歡,王永奇,劉鋒,張正淵,樊新鴻,景瑞斌,白文遠,馬玲,陳宏剛,李小娟,柳洋,祁偉健,羅學(xué)儒
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19