一种发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法技术

本发明专利技术涉及一种发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法，包括以下步骤：S1，加工得到定子线棒环氧云母绝缘试样，并对试样分组；S2，确定试样的击穿电压和试验条件；S3，实施加速老化试验，获得不同试验条件下的试样击穿时间；S4，得到不同试验条件下，可靠度为95％时的定子线棒环氧云母绝缘的寿命；S5，得到定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估模型，利用该模型对发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命进行评估。与现有技术相比，本发明专利技术可以在发电机的设计阶段定量预测发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命，可以使发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命满足用户的技术要求。

【技术实现步骤摘要】
一种发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法
本专利技术涉及一种发电机状态诊断方法，尤其是涉及一种发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法。
技术介绍
定子线棒是发电机的重要组成部分，其绝缘状态的好坏在很大程度上决定了发电机的使用寿命。定子线棒绝缘主要采用环氧云母绝缘体系，在长期运行过程中，遭受电、热、机械振动和环境等应力因子的联合作用，其机械性能和介电性能逐渐变坏，电气强度降低，最终导致绝缘击穿。统计结果表明，绝缘损坏是引起发电机故障的主要原因。引起环氧云母绝缘老化的主要应力有电应力、热应力、冷热循环应力、振动与冲击引起的机械应力以及环境应力等，其中，电应力和热应力是主要的老化因素。因此，开展电应力和热应力联合作用下定子线棒绝缘的寿命评估，对于预测发电机的寿命，掌握发电机的老化状态具有重要意义。传统的定子线棒主绝缘寿命评估方法主要是通过试验建立介质损耗因数、局部放电量等多种电气参数与剩余寿命的关系，主要有局部放电参数预测法、D-图象法和其它非电气参数寿命评估法。这些方法操作繁杂，评估结果相差比较大，不够准确。史进渊在假定电应力与广义热应力对环氧云母绝缘的影响可以进行线性叠加的前提下，基于寿命损耗累积理论提出了一种环氧云母绝缘的寿命预测简化算法。但是，绝缘材料在多种应力的共同作用下，要比应力单独作用对寿命的影响要大的多，并不能简单看作应力的代数叠加。为了描述电应力和热应力联合作用对绝缘材料寿命的影响，常用绝缘材料的多因子老化模型进行分析。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法，包括以下步骤：S1，加工得到定子线棒环氧云母绝缘试样，并对试样分组；S2，取一组试样进行电压击穿测试，确定试样的击穿电压，确定其他组的不同试验条件，试验条件包括电压和温度；S3，实施其他组的加速老化试验，直到试样击穿，获得不同试验条件下的试样击穿时间；S4，利用平均秩次法对步骤S3得到的试验数据进行处理，然后进行数据拟合，得到试样在不同试验条件下的双参数威布尔分布中的参数α和β，进而得到试样在不同试验条件下的可靠度函数，见式(1)，令式(1)中R(t)＝0.95，得到不同试验条件下，可靠度为95％时的定子线棒环氧云母绝缘的寿命：式中，t为平均击穿时间，α为刻度参数，β为形状参数；S5，建立定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估模型如下式：式中，U为电压，单位为kV，T为绝对温度，单位为K，L为在U、T下的击穿时间，单位为h，采用可靠度为95％时的试样击穿时间，A1、A2、B1和B2为常数参数；利用步骤S4的结果，对式(2)进行多元回归分析，拟合得到常数参数A1、A2、B1和B2，得到最终的定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估模型，利用该模型对发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命进行评估。所述的定子线棒环氧云母绝缘试样加工流程包括：剥离定子线棒两端的绝缘材料，露出铜棒作为电极，在试样两端的端部涂抹SiC防晕漆，在试样的剩余部分表面涂上一层低电阻漆，然后进行晾干、烘干、冷却和擦拭，最后在试样中部贴上铝箔。所述的步骤S3中，加速老化试验包括以下流程：设置温度和电压，将一组试样放置于恒温老化试验箱的绝缘子上，同时启动交流高压发生器，若试样在一个老化周期中全部发生击穿，则退出试验，并记录击穿时间，若试样未在一个老化周期中全部发生击穿，则老化周期结束后，冷却至室温，对未击穿的试样进行剩余击穿电压测试，若试样击穿，则退出试验，并记录击穿时间，否则继续进行下一个老化周期，直至同一组的所有试样均被击穿。所述的老化周期为96h。所述的剩余击穿电压测试持续1min，电压为U0/2，U0为步骤S2确定的击穿电压。所述的步骤S4中，采用最小二乘法进行数据拟合。所述的步骤S2中，试样的击穿电压确定方法为：按照标准要求分别对试样组的试样进行电压击穿测试，并取各次试验结果的中值作为试样的击穿电压。所述的方法用于10.5kV～27kV的发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)采用本专利技术提供的发电机定子线棒环氧云母绝缘寿命的评估方法，可以在发电机的设计阶段定量预测发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命，可以使发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命满足用户的技术要求，如果达不到设计的寿命要求，可以通过改进设计，达到延长发电机定子线棒环氧云母绝缘寿命的技术要求。(2)FALLOU模型由于模型本身不存在阈值电压，比其它模型更加适用于绝缘材料在电和热应力共同作用下的寿命分析。因此，基于FALLOU模型建立定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法，可以简化绝缘的寿命评估流程，提高评估结果的可靠性。附图说明图1为本专利技术的试验设备布置图；图2为本实施例发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命与电压、温度的拟合曲面；图3为本专利技术流程图；附图标记：1为恒温老化试验箱，2为发电机定子线棒环氧云母绝缘试样，3为绝缘子，4为交流高压发生器，5为接地导线，6为高压电缆线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图3所示，一种发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法，它依次包括以下步骤：步骤一：加工定子线棒环氧云母绝缘试样。具体加工方法为：将定子线棒加工成500mm长的试样，剥离两端的绝缘材料，各露出20mm长的铜棒作为测量电极，并将铜棒的边角打磨成光滑的弧状，在试样两端的端部均涂抹按一定比例配制的SiC防晕漆，长度各为50mm，在试样的剩余部分表面涂上一层低电阻漆，室温下晾干，然后在120℃下烘干2小时，重复2次，冷却后，用无水乙醇将表面擦拭干净，晾干后，紧密贴上铝箔。按照相同的加工方法，加工95根试样，加工完成后，随机抽取5根试样作为一组，编号为#0，其它剩余90根试样平均分成9组，每组10根试样，编号为#1～#9。步骤二：确定试样的击穿电压及试验条件。按照标准要求分别对#0试样组的5根试样分别进行电压击穿测试，并取5次试验结果的中值作为该批次试样的击穿电压初始值，记为U0。#1～#9试样组的试验条件如表1所示，需要注意的是，表1中的电压和温度可以根据试验材料的性能进行调整。表1试样组与试验条件的对应关系试样组编号#1#2#3#4#5#6#7#8#9电压U/kV303030353535404040温度T/K413433453413433453413433453步骤三：实施加速老化试验。将试样组的试样放置于恒温老化试验箱的绝缘子上，同时启动交流高压发生器，温度设置值和电压设置值与表1中的数值对应。一个老化周期为96h，若试样在老化过程发生击穿，则退出试验，并记录击穿时间。一个老化周期结束后，冷却至室温，对未击穿的试样进行1min，U0/2的剩余击穿电压测试，若试样击穿，则退出试验，并记录击穿时间，否则继续进行下一个老化周期，直至每组的10根试样均被击穿为止。记录9个试样组中的试样在不同试验条件下的失效时间。步骤四：处理与分析试验数据。根据步骤三得到的试验数据，利用平均秩次法对试验数据进行处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，加工得到定子线棒环氧云母绝缘试样，并对试样分组；S2，取一组试样进行电压击穿测试，确定试样的击穿电压，确定其他组的不同试验条件，试验条件包括电压和温度；S3，实施其他组的加速老化试验，直到试样击穿，获得不同试验条件下的试样击穿时间；S4，利用平均秩次法对步骤S3得到的试验数据进行处理，然后进行数据拟合，得到试样在不同试验条件下的双参数威布尔分布中的参数α和β，进而得到试样在不同试验条件下的可靠度函数，见式(1)，令式(1)中R(t)＝0.95，得到不同试验条件下，可靠度为95％时的定子线棒环氧云母绝缘的寿命：

【技术特征摘要】
1.一种发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，加工得到定子线棒环氧云母绝缘试样，并对试样分组；S2，取一组试样进行电压击穿测试，确定试样的击穿电压，确定其他组的不同试验条件，试验条件包括电压和温度；S3，实施其他组的加速老化试验，直到试样击穿，获得不同试验条件下的试样击穿时间；S4，利用平均秩次法对步骤S3得到的试验数据进行处理，然后进行数据拟合，得到试样在不同试验条件下的双参数威布尔分布中的参数α和β，进而得到试样在不同试验条件下的可靠度函数，见式(1)，令式(1)中R(t)＝0.95，得到不同试验条件下，可靠度为95％时的定子线棒环氧云母绝缘的寿命：式中，t为平均击穿时间，α为刻度参数，β为形状参数；S5，建立定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估模型如下式：式中，U为电压，单位为kV，T为绝对温度，单位为K，L为在U、T下的击穿时间，单位为h，采用可靠度为95％时的试样击穿时间，A1、A2、B1和B2为常数参数；利用步骤S4的结果，对式(2)进行多元回归分析，拟合得到常数参数A1、A2、B1和B2，得到最终的定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估模型，利用该模型对发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命进行评估。2.根据权利要求1所述的一种发电机定子线棒环氧云母绝缘的寿命评估方法，其特征在于，所述的定子线棒环氧云母绝缘试样加工流程包括：剥离定子线棒两端的绝缘材料，露出铜棒作为电极，在试样两端的端部涂抹SiC防晕漆，在试样的剩余部分表面涂上一层低电阻漆，然后进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓剑，胡磊，石颉，徐俊元，陈聪，何天磊，程石，
申请(专利权)人：中电华创电力技术研究有限公司，中电华创苏州电力技术研究有限公司，苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：上海,31