[发明专利]一种高压电机定子线棒电气寿命的快速预估方法

说明书

本发明公开一种高压电机定子线棒电气寿命的快速预估方法。基于一组定子线棒的电老化试验和一组定子线棒的瞬时击穿试验，根据不同试验下威布尔参数的关系，通过在威布尔分布失效概率图上进行绘图，能够快速预估其它电老化试验和瞬时击穿试验定子线棒的威布尔分布状态和击穿时间。本发明具有方法简单、流程清晰、分析快速和适用性广的特点，在快速准确预估定子线棒的电气寿命的情况下，能够大幅降低定子线棒寿命预估成本，有效改进定子线棒的绝缘设计和提高定子线棒的绝缘性能。

技术领域

本发明涉及一种高压电机定子线棒电气寿命的快速预估方法。

背景技术

定子线棒是高压电机的核心部件，在试验和运行中承受着电应力、热应力等各种应力的综合作用，其可靠性和寿命对机组的稳定运行起着决定性作用。定子线棒的绝缘寿命决定了发电机定子绕组的寿命，快速准确预估定子线棒的电气绝缘寿命及分布状态，对于指导定子线棒的绝缘设计与优化有着非常重要的作用。

在定子线棒绝缘寿命预估中，通常使用2组及以上电老化试验数据，通过负幂直线外推的方法得到其它电压下的定子线棒的绝缘寿命。这种传统外推绝缘寿命的方法，试验时间很长，试验成本很高。同时，这种方法无法得到定子线棒绝缘寿命的分布状态，也无法对瞬时击穿试验进行寿命预估，因此具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是建立一种高压电机定子线棒电气寿命的快速预估方法，这种预估方法具有方法简单、流程清晰、分析快速和适用性广的特点，能够快速准确的预估定子线棒在不同试验电压下的电老化寿命和不同升压速度下的电击穿寿命，有效评估定子线棒的电气绝缘性能，大幅降低定子线棒寿命评估试验成本，指导定子线棒的绝缘设计与优化。本发明的技术方案是：

一种高压电机定子线棒电气寿命的快速预估方法，包括如下步骤：

1)制作20支高压电机定子线棒，分为两组，每组10支，在15℃～25℃条件下，使用高压试验变压器，在变压器油中进行试验，第一组进行恒定电压为3U_N的电老化试验，其中，U_N为定子线棒的额定电压，第二组进行恒定升压速度1kV/s的瞬时击穿试验，直到所有定子线棒全部击穿为止；

2)根据试验结果，得到第一组10支定子线棒的电老化试验击穿时间，得到第二组10支定子线棒的瞬时击穿试验击穿时间；

3)将第一组电老化试验的10个击穿点对应的击穿时间t_i和失效概率P_i绘制在威布尔失效概率图上，对老化数据点拟合成一条直线L₁，L₁为已知电压3U_N下电老化试验威布尔失效概率直线，将第二组瞬时击穿试验的10个击穿点对应的击穿时间t'_i和失效概率P'_i绘制在威布尔失效概率图上，对击穿数据点拟合成一条直线L₂，L₂为已知升压速度1kV/s下电击穿试验威布尔失效概率直线；

4)绘制失效概率P＝63.2％的特征寿命概率直线L_c，L_c与L₁的交点为q₁，q₁对应的时间t_c1为电压3U_N下电老化试验的特征寿命，L_c与L₂的交点为q₂，q₂对应的时间t_c2为升压速度1kV/s下瞬时击穿试验的特征寿命；

5)在威布尔失效概率图上，将直线L₁和L₂沿负轴方向延长，两条直线相交于点A，点A对应的时间为t_a；

6)对于恒定试验电压U₁的定子线棒电老化试验，其威布尔分布直线L₃与直线L₂的交点B对应的时间t_b为：