直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法及系统，搭建电介质直流叠加冲击试验电路模型；获取绝缘电介质对应电气设备运行所受到的最大直流偏置电压与最小直流偏置电压；将最小直流偏置电压作用于绝缘电介质上，并通过模型对所述绝缘电介质进行叠加冲击电压试验，获得在该直流偏置电压下的电介质累积效应U

【技术实现步骤摘要】
直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及电介质累积效应评估
，具体而言，涉及直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法及系统。

技术介绍

[0002]电力设备在运行生命周期内会遭受多次冲击电压作用(包括雷电冲击和操作冲击)，已有大量现场故障和研究表明，在冲击电压作用下，电力设备的电介质会发生绝缘加速老化，从而导致电介质绝缘性能降低，该现象被称为电介质的累积效应。电介质耐受冲击电压次数和冲击电压幅值之间的关系由U
‑
N特性曲线进行描述。获得电介质的累积效应U
‑
N特性是对电介质在冲击电压下进行寿命评估，优化电力设备绝缘配合，预防电力设备绝缘异常失效的重要基础研究。
[0003]目前，对电介质累积效应的研究主要是在电介质上施加多次冲击电压，该试验方法对于传统交流系统的设备是适用的，但是随着我国高压直流输电技术的发展，直流电力设备大量投入使用。直流电力设备和交流电力设备相比，正常工况下在直流电压下运行，直流电压的长期作用会给电介质内部注入空间电荷，从而影响电介质内部电场分布，因此，在此条件下，继续采用传统的方法，在直流电压下，对绝缘电介质的累积效应进行评估，会造成评估结果差，评估不准确。
[0004]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中，通过传统方法对在直流电压作用下，绝缘电介质的累积效应评估不准确，目的在于提供直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法及系统，增加了对绝缘电介质累积效应评估的准确性。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法，方法步骤包括：
[0008]S1：搭建电介质直流叠加冲击试验电路模型；
[0009]S2：获取绝缘电介质对应电气设备运行所受到的最大直流偏置电压与最小直流偏置电压；
[0010]S3：将所述最小直流偏置电压作用于绝缘电介质上，并通过所述直流叠加冲击试验电路模型对所述绝缘电介质进行叠加冲击电压试验，获得在该直流偏置电压下的电介质累积效应U
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N特性曲线；
[0011]S4：以ΔUdc为步长增加直流偏置电压，重复步骤S2，获得在不同偏置电压下电介质累积效应的U
‑
N特性曲线，直到偏置电压的值达到所述最大偏置电压的值；
[0012]S5：将在不同偏置电压下的电介质累积效应获得的U
‑
N特性曲线进行拟合分析，获得偏置电压对所述电介质累积效应的评估标准。
[0013]传统的在对绝缘电介质的累积效应影响进行评估的时候，通常采用的是在绝缘电
介质在世家多次冲击电压，来进行评估，但是该方法适用于对交流电力设备上进行评估，当电力设备为直流电力设备的时候，继续采用这种方法对绝缘电介质的累积效应进行评估，会造成评估结果差，评估不准确的情况出现，本专利技术提供了直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法，通过直流叠加冲击电压的方法，对绝缘电介质在不同直流偏置电压下的累积特性进行试验，获得直流偏置电压对绝缘电介质累积效应的影响规律，从而对其在实际运行直流电压下的绝缘特性进行准确评估。
[0014]优选地，所述直流叠加冲击试验电路模型包括：冲击电压发生器、直流电压发生器、试验油杯以及分压器；所述冲击电压发生器的高压端通过电容与所述试验油杯的高压端连接，所述冲击电压发生器的低压端接地连接；所述直流电压发生器的高压端通过电阻与所述试验油杯的高压端连接，所述直流电压发生器的低压端节点连接；所述分压器并联在所述试验油杯上，所述试验油杯的低压端接地连接。
[0015]优选地，所述在该直流偏置电压下的电介质累积效应U
‑
N特性曲线具体获得的步骤包括：
[0016]S31：采用升压降压法，测试绝缘电介质在该直流偏置电压作用下的50％冲击击穿电压，并记录冲击电压峰值U0；
[0017]S32：将冲击电压峰值U0作为基准电压，反复作用于试验油杯，直至绝缘电介质被击穿，记录此时冲击电压作用次数，并重复步骤S32，计算在该冲击电压的作用下，绝缘电介质被击穿的冲击次数的平均值；
[0018]S33：以ΔU为步长降低冲击电压，重复步骤S32，获得对应冲击电压下的击穿次数平均值；
[0019]S34：若击穿次数平均值小于10000，则重复步骤S33，若击穿次数平均值大于10000，则停止试验；
[0020]S35：根据得到的冲击电压幅值和其对应的击穿次数平均值，以电压为纵坐标，以次数为横坐标进行拟合，获得U
‑
N特性曲线。
[0021]优选地，所述步骤S32中，相邻两次冲击电压作用于绝缘电介质上的时间间隔不小于60s。
[0022]优选地，所述最小直流偏置电压作用于绝缘电介质上30min～60min后，开始进行叠加冲击电压试验。
[0023]优选地，所述ΔUdc的具体表达式为：
[0024]ΔUdc＝(Udcmax
‑
Udcmin)/k
[0025]Udcmax为最大偏置电压，Udcmin为最小偏置电压，k为划分的电压个数，且k＝5～10。
[0026]优选地，所述评估方法步骤还包括：通过获得的U
‑
N特性曲线，判断所述绝缘电介质是否失效，具体判断步骤包括：
[0027]采用三维曲面拟合方法对所述U
‑
N特性曲线进行处理，获得在直流偏置电压的作用下，绝缘电介质击穿次数和冲击电压幅值之间的关系；
[0028]在该直流偏置电压作用下，当绝缘电介质受到一次幅值为Ui的冲击电压时，获得绝缘电介质耐受冲击电压的次数Ni；进而可以得到剩余寿命百分比；
[0029]判断该百分比是否小于预设阈值，若小于，则绝缘电介质发出电介质失效预警信
号，所述预设阈值为绝缘电介质发生失效的次数占比临界阈值。
[0030]优选地，所述评估标准的具体表达式为：
[0031]N＝f(U,Udc)
[0032]U为电介质受到的冲击电压的峰值，N为电介质可以耐受的冲击电压次数，Udc为电介质实际直流偏置电压。。
[0033]本专利技术还提供了直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估系统，包括模型构建模块、数据获取模块、第一曲线构建模块、第二曲线构建模块以及评估模块，
[0034]所述模型构建模块，用于搭建电介质直流叠加冲击试验电路模型；
[0035]所述数据获取模块，用于获取绝缘电介质对应电气设备运行所受到的最大直流偏置电压与最小直流偏置电压；
[0036]所述第一曲线构建模块，用于将所述最小直流偏置电压作用于绝缘电介质上，并通过所述直流叠加冲击试验电路模型对所述绝缘电介质进行叠加冲击电压试验，获得在该直流偏置电压下的电介质累积效应U
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N特性曲线；
[0037]所述第二曲线构建模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法，其特征在于，方法步骤包括：S1：搭建电介质直流叠加冲击试验电路模型；S2：获取绝缘电介质对应电气设备运行所受到的最大直流偏置电压与最小直流偏置电压；S3：将所述最小直流偏置电压作用于绝缘电介质上，并通过所述直流叠加冲击试验电路模型对所述绝缘电介质进行叠加冲击电压试验，获得在该直流偏置电压下的电介质累积效应U
‑
N特性曲线；S4：以ΔUdc为步长增加直流偏置电压，重复步骤S2，获得在不同偏置电压下电介质累积效应的U
‑
N特性曲线，直到偏置电压的值达到所述最大偏置电压的值；S5：将在不同偏置电压下的电介质累积效应获得的U
‑
N特性曲线进行拟合分析，获得偏置电压对所述电介质累积效应的评估标准。2.根据权利要求1所述的直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法，其特征在于，所述直流叠加冲击试验电路模型包括：冲击电压发生器、直流电压发生器、试验油杯以及分压器；所述冲击电压发生器的高压端通过电容与所述试验油杯的高压端连接，所述冲击电压发生器的低压端接地连接；所述直流电压发生器的高压端通过电阻与所述试验油杯的高压端连接，所述直流电压发生器的低压端节点连接；所述分压器并联在所述试验油杯上，所述试验油杯的低压端接地连接。3.根据权利要求1所述的直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法，其特征在于，所述在该直流偏置电压下的电介质累积效应U
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N特性曲线具体获得的步骤包括：S31：采用升压降压法，测试绝缘电介质在该直流偏置电压作用下的50％冲击击穿电压，并记录冲击电压峰值U0；S32：将冲击电压峰值U0作为基准电压，反复作用于试验油杯，直至绝缘电介质被击穿，记录此时冲击电压作用次数，并重复步骤S32，计算在该冲击电压的作用下，绝缘电介质被击穿的冲击次数的平均值；S33：以ΔU为步长降低冲击电压，重复步骤S32，获得对应冲击电压下的击穿次数平均值；S34：若击穿次数平均值小于10000，则重复步骤S33，若击穿次数平均值大于10000，则停止试验；S35：根据得到的冲击电压幅值和其对应的击穿次数平均值，以电压为纵坐标，以次数为横坐标进行拟合，获得U
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N特性曲线。4.根据权利要求3所述的直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法，其特征在于，所述步骤S32中，相邻两次冲击电压作用于绝缘电介质上的时间间隔不小于为60s。5.根据权利要求3所述的直流偏置电压对电介质累积效应影响的评估方法，其特征在于，所述最小直流偏置电压作用于绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨萌，汪康康，李富祥，谢施君，周慧莹，周彦佩，夏亚龙，罗东辉，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：