一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法技术

本发明专利技术提供了一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法，包括以下步骤：S10：制备不同热老化状态的纳米TiO2改性绝缘纸板；S20：测量不同热老化期间的改性纸板的粘度特性；S30：建立基于聚合度的绝缘纸板退化可靠性评估模型；S40：对不同老化状态的绝缘纸板进行可靠性分析。结果表明可靠度与油纸的剩余寿命值变化规律一致，即随着剩余寿命降低，可靠度也随之降低。本发明专利技术可为换流变压器绝缘老化状态诊断提供参考。化状态诊断提供参考。化状态诊断提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法


[0001]本专利技术属于变压器绝缘
，尤其涉及一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法。

技术介绍

[0002]换流变压器已经成为当代直流高压输电系统中不可或缺的电力设备，但其阀侧绝缘性能仍需进行改进。根据国际大电网组织提供的统计数据表明，换流变压器故障类型中65％的故障是由其内部连接件、阀侧绕组和出线套管的绝缘失效引起的，主要是由介质击穿等绝缘破坏所致。
[0003]换流变压器中的绝缘系统由绝缘纸板和矿物油组成，绝缘性能的优劣很大程度上由绝缘纸决定。绝缘纸的物理特性取决于不同因素：纤维素自身的强度和它们之间的粘合强度，木质素和半纤维素等作为填充和粘结物质可以与纤维素相互连接，从而形成很强的分子内或分子间氢键。在变压器运行期间，绝缘纸会逐渐裂解，失去其机械强度。而纤维素的降解主要取决于含水量和酸度，并受温度和氧气浓度等因素的长期作用，这在一定程度上影响了变压器的故障发生概率和使用寿命。研究表明，即使绝缘纸失去部分机械性能，其介电性能也不会受到影响，但却容易引发绝缘纸局部脱落堵塞油道的现象,甚至导致更严重的电气事故。
[0004]因此，有必要定期对绝缘纸机械性能进行可靠性分析。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法，以解决绝缘纸机械性能的失效问题。
[0006]一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法,包括以下步骤：
[0007]S10：制备不同热老化状态的纳米TiO2改性绝缘纸板；
[0008]S20：测量不同热老化期间的改性纸板的粘度特性；
[0009]S30：建立基于聚合度的绝缘纸板退化可靠性评估模型；
[0010]S40：对不同老化状态的绝缘纸板进行可靠性分析。
[0011]步骤S10具体为：
[0012]S101：选取粒径为10nm的TiO2，制备含量为5wt％的纳米改性纸板；
[0013]S102：将制备的纳米TiO2改性纸板和25#变压器油置于真空干燥箱干燥48h；
[0014]S103：将干燥后的纸板样品放入提纯过滤后的25#变压器油中，使绝缘纸在40℃下真空浸油24h；
[0015]S104：将浸油后的样品放入老化罐中，用氮气封存后将老化罐放入老化箱中，进行5、10、15和20天的加速热老化试验。
[0016]进一步的，所使用的纳米TiO2粒子经过硅烷偶联剂KH550预处理。
[0017]进一步的，所使用的油与纸质量比为12：1。
[0018]进一步的，所述老化温度为130℃。
[0019]进一步的，所使用的变压器油为25#变压器油。
[0020]进一步的，步骤S30具体为：
[0021]S301：根据不同热老化期间的改性纸板/变压器油的粘度特性，分析粘度特性与纳改性纸板聚合度的关系，理论表达式为
[0022]ln D
p
＝b'ln[η]+a'
[0023]式中，D
p
表示改性纸板聚合度；η表示特性粘度；a'和b'为常数。
[0024]S302：确定绝缘纸板退化模型，改性纸板聚合度随老化时间的变化如下式所示
[0025][0026]式中，D
p
(t)和D
p
(t0)分别是纸板在t时刻和初始时刻t0的聚合度；k(t)为纸板在t时刻的分解速率；k(t)＝Aexp(
‑
E/RT(t))；T(t)是化学反应过程中t时刻的反应温度(单位K)。
[0027]S303：根据热分析实验确定退化模型参数频率因子A和活化能E；频率因子和活化能可由下式得到
[0028][0029]式中，β为热分析实验升温速率；L为反应级数1；R为气体常数；α为热失重反应程度。
[0030]进一步的，实验在氩气氛围下进行。
[0031]进一步的，步骤S40具体为：
[0032]S401：确定纸板聚合度失效概率，即为纸板聚合度低于250的概率；
[0033]S402：建立两个概率分布，分别如下式所示
[0034][0035][0036]式中，P(x)为高于聚合度x的概率；P
f
(t)为任意t时刻的失效率；P
dp
(x,t)dx为聚合度在t时刻处于x和x+dx之间的概率。
[0037]S403：确定基于聚合度的改性纸板可靠度，如下式所示
[0038]R
dp
(t)＝1
‑
P
f
(t)
[0039]S404：根据不同老化时间的纸板聚合度测量结果，定义改性纸板的剩余寿命为
[0040][0041]式中，t1是改性纸板的老化时间；t2是改性纸板从老化开始到聚合度低于250的时间。
[0042]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0043]本专利技术制备了纳米TiO2改性纸板，并对改性纸板进行了热老化处理，同时测量了纸板不同热老化时间的粘度特性，分析了粘度特性与聚合度之间的关系，确定了基于聚合度的绝缘纸板退化模型，并对不同老化时间的改性纸板进行了可靠性分析，验证了模型的
准确性。综上，本专利技术可有效评估改性纸板热老化状况及其剩余寿命预测。
附图说明
[0044]构成本专利技术的一部分说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0045]图1为本专利技术一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法的流程图。
[0046]图2为本专利技术实例中测量不同热老化期间的改性纸板的粘度特性的流程图。
[0047]图3为不同老化周期的改性纸板聚合度与未改性纸板的对比图。
具体实施方式
[0048]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所列举实例只用于解释本专利技术，并非用于本专利技术的范围。
[0049]参照附图1和附图2，本专利技术提供一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法,包括以下步骤：
[0050]S10：制备不同热老化状态的纳米TiO2改性绝缘纸板；
[0051]S20：测量不同热老化期间的改性纸板的粘度特性；
[0052]S30：建立基于聚合度的绝缘纸板退化可靠性评估模型；
[0053]S40：对不同老化状态的绝缘纸板进行可靠性分析。
[0054]步骤S10具体为：
[0055]S101：选取粒径为10nm的TiO2，制备含量为5wt％的纳米改性纸板；
[0056]S102：将制备的纳米TiO2改性纸板和25#变压器油置于真空干燥箱干燥48h；
[0057]S103：将干燥后的纸板样品放入提纯过滤后的25#变压器油中，使绝缘纸在40℃下真空浸油24h；
[0058]S1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：制备不同热老化状态的纳米TiO2改性绝缘纸板；S20：测量不同热老化期间的改性纸板的粘度特性；S30：建立基于聚合度的绝缘纸板退化可靠性评估模型；S40：对不同老化状态的绝缘纸板进行可靠性分析。2.根据权利要求1中所述的一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法，其特征在于，S10具体包括：S101：选取粒径为10nm的TiO2，制备含量为5wt％的纳米改性纸板；S102：将制备的纳米TiO2改性纸板和变压器油置于真空干燥箱干燥48h；S103：将干燥后的纸板样品放入提纯过滤后的变压器油中，使绝缘纸在40℃下真空浸油24h；S104：将浸油后的样品放入老化罐中，用氮气封存后将老化罐放入老化箱中，进行5、10、15和20天的加速热老化试验。3.根据权利要求2中所述的一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法，其特征在于，所使用的纳米TiO2粒子经过硅烷偶联剂KH550预处理。4.根据权利要求2中所述的一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法，其特征在于，油与纸质量比为12：1。5.根据权利要求2中所述的一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法，其特征在于，老化温度为130℃。6.根据权利要求2中所述的一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法，其特征在于，所用变压器油为25#变压器油。7.根据权利要求1中所述的一种基于聚合度的换流变压器油纸绝缘老化状态评估方法，其特征在于，步骤S30具体包括：S301：根据不同热老化期间的改性纸板/变压器油的粘度特性，分析粘度特性与纳米改性纸板聚合度的关系，理论表达式为lnD
p
＝b'ln[η]+a'式中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘道生，牛腾霄，王仕会，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：