[发明专利]一种基于活化能的干式绝缘设备老化评估与寿命预测方法

权利要求书

1.一种基于活化能的干式绝缘设备老化评估与寿命预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：对待测量的干式绝缘设备的环氧树脂材料进行TGA和介电谱实验，分别获得其未老化状态下的化学反应活化能、起始松弛活化能、起始击穿场强；

步骤2：建立干式绝缘设备实验室温度下老化时间与现场运行温度下老化时间的等效转换机制；

步骤3：通过交流击穿试验，确立干式绝缘设备寿命终止的失效判据；

步骤4：通过老化试验,计算不同老化程度下试样的活化能，获得试样活化能随老化时间的变化关系,进行干式绝缘设备老化评估与寿命预测。

2.根据权利要求1所述的一种基于活化能的干式绝缘设备老化评估与寿命预测方法其特征在于：所述步骤2中的等效转换机制采用Arrhenius稳态温度加速模型建立，其公式为：

其中：M为失效敏s感参数；t为实验时间，单位为h；A为常数；E_a为化学反应活化能，单位为J/mol；k为Boltzmann常数，8.314J/(K·mol)；T为绝对温度，单位为K。

3.根据权利要求2所述的一种基于活化能的干式绝缘设备老化评估与寿命预测方法其特征在于：所述步骤2的具体实现步骤为：对Arrhenius稳态温度加速模型公式进行积分，可得：

其中，T₀为材料正常工作温度；T为实验室加速热老化温度；t₀为材料正常工作温度下对应的某一状态点的时间；t为材料实验室加速热老化温度下对应同一状态点的时间；

由于在正常条件和加速条件下，材料的失效判据相同，即M＝M₀，进一步得到：

令：

于是得到干式绝缘设备实验室温度下老化时间与现场运行温度下老化时间的等效转换公式:

式中：AF为老化加速因子，它的数值含义是材料在T温度下1单位的有效时间等效于T₀温度下AF倍单位的有效时间。

4.根据权利要求1所述的一种基于活化能的干式绝缘设备老化评估与寿命预测方法，其特征在于：所述步骤3确立干式绝缘设备寿命终止的失效判据的方法为：先搭建交流击穿实验平台，采用环氧树脂材料模拟干式绝缘设备进行交流击穿实验，将击穿电压下降至起始值的50％作为环氧树脂材料寿命终止的界定标志，对不同老化状态的环氧树脂试样进行击穿场强测量试验，在设定老化温度下，测量环氧树脂在不同老化时间的击穿场强，进而获得其击穿场强随老化时间的变化关系曲线，根据曲线找到击穿场强下降至起始值50％对应的时间，即环氧树脂寿命终止的时间，再利用步骤2中等效转换机制计算出正常工作温度下的终止时间，所述终止时间即为环氧树脂的总寿命。

5.根据权利要求1所述的一种基于活化能的干式绝缘设备老化评估与寿命预测方法其特征在于：所述步骤4的具体实现步骤为：

采用环氧树脂材料模拟干式绝缘设备，在实验室对环氧树脂试样开展老化试验，测量不同老化程度下环氧树脂的松弛活化能，获得环氧树脂的松弛活化能随老化时间的变化关系曲线，根据步骤3中得到的环氧树脂寿命终止的时间找出其寿命终止时对应的松弛活化能，作为基于活化能判断环氧树脂材料老化状态评估和剩余寿命预测的寿命终止标准值；

通过观察环氧树脂的松弛活化能随老化时间的变化关系曲线的变化规律将环氧树脂的老化状态分为老化前期和老化中、后期；

通过测量当前状态下环氧树脂的松弛活化能数值大小，在环氧树脂的松弛活化能随老化时间的变化关系曲线中找到当前数值所对应的老化时间，利用步骤3中计算出的总寿命减去此老化时间即可获得材料的剩余寿命时间；最后乘以加速老化因子AF即可获得环氧树脂在工作温度下实际的剩余寿命时间。

6.根据权利要求5所述的一种基于活化能的干式绝缘设备老化评估与寿命预测方法其特征在于：所述老化前期和老化中、后期的界定标准为：当曲线处于上下波动状态时，将此状态认定为老化前期；当曲线处于单调上升或者波动后缓慢上升状态时，将此状态认定为老化中、后期。