[发明专利]一种油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法

权利要求书

1.一种油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)对均匀老化状态下的油浸纸套管主绝缘的油-纸绝缘系统通过传统X模型结构推导方式，得到传统X模型的结构及数学表达式；

(2)调查包括多层绝缘纸板的油浸纸套管主绝缘的实际运行环境，对油浸纸套管内部进行所受温度场分析，获得油浸纸套管主绝缘上的温度场；

(3)应用有限元仿真技术，对步骤(2)获得的温度场进行扩散分析；通过所述扩散分析获得主绝缘上的绝缘纸层在扩散温度场下的老化状态；

(4)根据FDS测量油浸纸套管绝缘状态的原理改进步骤(1)中传统X模型的结构，构建修正X模型的等效结构；

(5)通过步骤(4)计算出包含两种绝缘状态的修正X模型的数学表达式，并逐步推导出三种绝缘状态、四种绝缘状态的修正X模型的数学表达式；所述步骤(5)中的推导出的两种绝缘状态、三种绝缘状态及四种绝缘状态下的修正X模型的数学表达式分别为：

式中，C_tot为复合绝缘总复电容，C₀为几何电容，ε_roil为绝缘油复相对介电常数；ε_rp1,ε_rp2,ε_rp3和ε_rp4分别代表了四种不同老化状态绝缘纸板的复相对介电常数，ε_rtot是不同老化状态绝缘纸板所组成的油-纸绝缘系统的总复相对介电常数。

(6)根据步骤(5)中的数学表达式，利用数学归纳法得到符合实际情况的包含多种老化状态的修正X模型的一般表达式；

(7)利用实验室内的油-纸绝缘系统进行FDS测试，并将测试结果和计算结果进行对比，获得FDS数据；

(8)对步骤(6)的FDS数据中出现的误差进行数学分析，获得验证后的修正X模型利用此模型来建立油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态FDS数据库，并以此为依据可以对油浸纸套管主绝缘的不均匀老化状态进行评估。

2.根据权利要求1所述的油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法，其特征在于：所述步骤(1)中的传统X模型结构推导方式为通过对油浸纸套管的电容芯子结构进行简化，将其中绝缘材料和绝缘油进行串联组合，得到传统X模型的结构；所述传统X模型的数学表达式为：

式中，ε^*_tot是油-纸绝缘系统的复相对介电常数，ε^*_cellulose是绝缘纸的复相对介电常数，ε^*_oil是绝缘油的复相对介电常数，ε₀是真空介电常数,σ(T)是绝缘油在温度T下的直流电导率。

3.根据权利要求1所述的油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法，其特征在于：所述步骤(2)中主绝缘上的温度场是不均匀分布的。

4.根据权利要求1所述的油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法，其特征在于：所述修正X模型的等效结构的具体方法为：将油浸纸套管的主绝缘通过中心导体与高压端子接触，将主绝缘的最后一层通过法兰与测量端子连接，使得各绝缘层之间形成电容，电容之和即为代表主绝缘老化状态的总复电容；即能使修正X模型等效于不同老化状态的绝缘纸板相叠加，且修正X模型的总复电容相当于几个绝缘纸板的串联电容的叠加。

5.根据权利要求1所述的油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法，其特征在于：所述步骤(6)中修正X模型的一般数学表达式为：

式中，n表示在修正X模型中具有不同老化状态的绝缘纸板的数量，ε_rtot为复合绝缘总复相对介电常数，ε_roil为绝缘油复相对介电常数，ε_rpn为固体绝缘等效复相对介电常数，ε_rpi为单层绝缘复相对介电常数。