一种用于油纸绝缘中气泡溶解时间的预测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种油纸绝缘中气泡溶解时间的预测方法及系统，属于电气设备绝缘技术领域，包括：当气体在油中溶解达到平衡后，计算单位体积油所溶解的各类气体的量；以47℃为基准温度，采用Arrhenius关系将该数据外推到其它温度及其它溶解度，计算各温度下各类气体在油中的扩散系数；计算各温度下各类气体在纸中的扩散系数；建立油纸绝缘中气泡溶解时间预测模型，并计算溶解时间；本发明专利技术考虑了气体在油中溶解度、油中扩散系数及纸中扩散系数三个随温度及气体类型变化的因素,计算得到了单个静止气泡在油

【技术实现步骤摘要】
一种用于油纸绝缘中气泡溶解时间的预测方法及系统


[0001]本专利技术涉及电气设备绝缘
，具体而言，涉及一种用于油纸绝缘中气泡溶解时间的预测方法及系统。

技术介绍

[0002]油纸绝缘是油浸式电力变压器的主要绝缘结构。内部潜伏性故障或者在电场、水分、温度及材料劣化的共同作用下，长期运行的电力变压器会在油纸绝缘结构中产生气泡。一般而言，变压器运行时间越长，其内部绝缘累积的气体浓度和水分含量越高，这在一定程度上增加了气泡生成的风险，降低了变压器绝缘系统的绝缘强度。以往研究针对的物理现象(液氮或纯油液体中的气泡溶解)，往往只需考虑气泡在单一液体介质中的溶解消散问题。且由于水分在油中的溶解度极低，以往的研究往往也会直接忽略水分气泡在油中的溶解问题。然而，随着纤维素纸/纸板绝缘在油浸式电力变压器中承担着越来越重要的绝缘任务(油纸质量比10:1)，且纤维素纸/纸板具有的吸湿能力是绝缘油的数万倍。因此，现有研究的物理问题需由先前的单一液体介质，向油
‑
纸混合介质转变，且需特别关注与纤维素纸/纸板接触的水蒸气气泡的溶解问题。综上所述，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于油纸绝缘中气泡溶解时间的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取气体在变压器油中溶解达到平衡后的单位体积油所溶解的气体量，其中，所述气体包括C2H6,C2H4,CO2,C2H2,CH4,CO,H2,水分和空气；以47℃为基准温度，采用Arrhenius关系，获取在不同温度下的所述气体在所述变压器油的第一扩散系数，以及所述气体在绝缘纸中的第二扩散系数；基于所述单位体积油所溶解的气体量、所述第一扩散系数和所述第二扩散系数，构建用于油纸绝缘中气泡溶解时间的预测模型，根据气泡边界层与油、纸的接触面积占比以及t时刻油中已溶解气体的浓度值，预测油纸绝缘中的气泡溶解时间。2.根据权利要求1所述一种用于油纸绝缘中气泡溶解时间的预测方法，其特征在于：在获取单位体积油所溶解的气体量的过程中，所述单位体积油所溶解的气体量表示为：式中，式中，M
l
为液体的摩尔质量；T为温度；ρ
l
为绝缘油密度；22.4
×
104是在273K和101.3kPa时气体的摩尔体积；5.95
×
10
‑4和1.21是修正ρ
l
到特定T的经验常数；B为Bunsen系数，表示单位体积油中所溶解气体在标况下的体积。3.根据权利要求2所述一种用于油纸绝缘中气泡溶解时间的预测方法，其特征在于：在获取Bunsen系数的过程中，所述Bunsen系数表示为：式中，P和P
s
分别表示气体压力和液体饱和蒸气压；k
i
为标况下的Ostwald常数，无量纲，与气体种类有关。4.根据权利要求3所述一种用于油纸绝缘中气泡溶解时间的预测方法，其特征在于：在获取第一扩散系数的过程中，所述第一扩散系数表示为：式中，D
b_O
是在温度T
b
＝47℃下测量的油中基准扩散系数，C(T)及C
b
分别为T温度下的饱和溶解度及温度T
b
时的基准溶解度，α是一个无量纲常数，等于
‑
3.6
×
10
‑6，β是一个等于3464K的常数。5.根据权利要求4所述一种用于油纸绝缘中气泡溶解时间的预测方法，其特征在于：在获取第二扩散系数的过程中，所述第二扩散系数表示为：式中，D
b_P
是在温度T
b
＝47℃下测量的纸中基准扩散系数。6.根据权利要求5所述一种用于油纸绝缘中气泡溶解时间的预测方法，其特征在于：在构建预测模型的过程中，所述预测模型表示为：
式中，δ1与δ2分别为气泡边界层与油、纸的接触面积占比，C...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵涛，杨超杰，刘云鹏，刘禹诺，顾朝亮，朱文兵，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：