[发明专利]一种基于气泡逸出温度的变压器固体绝缘老化评估方法

权利要求书

1.一种基于气泡逸出温度的变压器固体绝缘老化评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，建立绝缘纸板绝缘热致气泡逸出温度数值模型，确定不同绝缘纸板水分含量下绝缘老化程度与气泡逸出温度之间的关系；具体包括：

S101，建立水蒸气和其他气体的理想气体状态方程组成的气泡状态方程是：

P_g(t)·V(t)＝n_g·R·T(t) (1)

P_w(t)·V(t)＝n_w(t)·R·T(t) (2)

式中，V(t)表示t时刻气泡体积，R表示理想气体常数，t表示时间，T(t)表示t时刻的温度，每一时刻的温度T可由温升梯度求得，P_w(t)表示t时刻气泡中水蒸气的分压，P_g(t)表示t时刻其他气体的分压，n_g表示气泡的初始状态的物质的量，n_w(t)表示t时刻下水蒸气的物质的量；

S102，将式(1)与式(2)相加得到：

(P_g(t)+P_w(t))·V(t)＝(n_g+n_w(t))·R·T(t) (3)

式(3)移项即可得到体积V(t)：

V(t)＝(n_g+n_w(t))·R·T(t)/(P_g(t)+P_w(t))

其中，由于气泡的发展过程近似于一个等压膨胀的过程，

则，P_g(t)+P_w(t)＝P_in＝P_out，P_in表示气泡内部压强，P_out表示气泡外部压强，则，

V(t)＝(n_g+n_w(t))·R·T(t)/P_out (4)

S103，将式(4)代回到式(2)中，计算P_w(t)并通过下式校验：

P_w(t)＝min(P_w(t),P_s(t)) (5)

其中，P_s(t)表示t时刻水表面温度下的饱和蒸汽压；

S104，将验证过的P_w(t)代入下边的半径公式(6)中得到这一时刻下的气泡状态：

其中，R表示理想气体常数，P_oil表示油压，P_atm表示大气压，δ表示油的表面张力，r(t)表示t时刻的气泡半径，t的时间步长为1秒，则r(t-1)表示t时刻前一个时间步长时的气泡半径；

S105，基于气泡状态，根据气泡逸出判据，判断气泡是否逸出，若是则退出循环输出当前温度，若否则从步骤S102开始重复执行，最终输出的当前温度即为气泡逸出温度；

S106，基于上述模型，绘制在任意绝缘纸板水分含量下纤维间平均孔隙大小与气泡逸出温度之间的拟合曲线，取纤维间孔隙平均半径分别为4/6/8/10/12微米，孔隙长度为半径的四倍，代入任意绝缘纸板水分含量，即可绘制出该水分含量下泡逸出温度关于纤维间平均孔隙大小的拟合曲线，再根据纤维间平均孔隙大小与老化程度的对应关系，确定绝缘纸板与逸出温度的关系，以此作为对照表，绝缘纸板纤维老化程度越严重，气泡逸出温度越低；

S2，取样并测量变压器中绝缘油的水分含量，并基于Oommen平衡曲线，将绝缘油的水分含量换算成绝缘纸板的水分含量；

S3，将步骤S2中的绝缘纸板的水分含量代入到步骤S1中的模型中，得到该绝缘纸板的水分含量下的气泡逸出温度与绝缘老化程度的对照表；

S4，对变压器进行温升试验，观察并记录绝缘纸板中气泡逸出的实测温度；

S5，利用步骤S4中的气泡逸出的实测温度，参照步骤S3中的气泡逸出温度与绝缘老化程度的对照表，找到对应的绝缘老化程度。