[发明专利]基于频域介电响应和老化动力学方程的套管绝缘老化状态评估方法

说明书

本发明涉及套管绝缘状态评估技术领域，具体公开了基于频域介电响应和老化动力学方程的套管绝缘老化状态评估方法，包括：制备不同老化和受潮状态的油浸纸板样本；对油浸纸板样本进行介电响应测试、水分滴定和纤维素聚合度的检测；对老化动力学方程进行理论推导；对参数ω_DP、k_DP关于油浸绝缘的水分mc%进行拟合分析；基于频域介电响应提取表征油浸绝缘内部的含水量的特征参量IV；使用特征参量IV表示方程参数ω_DP和k_DP；结合主曲线修正技术，构建修正老化动力学方程；验证修正老化动力学方程的可靠性。本发明借助频域介电响应技术和修正老化动力学方程实现套管绝缘老化状态的诊断，为套管运行状态的判断提供可靠的依据，使电力系统运行更可靠、安全。

技术领域

本发明属于套管绝缘状态评估技术领域，特别涉及基于频域介电响应和老化动力学方程的套管绝缘老化状态评估方法。

背景技术

套管作为连接变压器和输配电网的核心器件，是电网能够安全稳定运行的最关键设备之一。当变压器套管出现严重事故时，不仅会导致套管自身的损坏，还会导致电力供应的中断，给社会生产造成巨大的经济损失。作为变压器的关键组件，套管在运行过程中，会受到高压电场、磁场及温度等运行环境的作用，其绝缘会发生劣化，绝缘性能下降，甚至会完全失去绝缘作用，导致电力变压器发生故障。

套管聚合物绝缘的老化状况决定了套管的整体使用寿命。已有研究表明，聚合度(DP)可以作为反映聚合物绝缘老化状态(机械强度)的最直接、最有效的指标。目前预测套管聚合物绝缘的DP值的方法主要有直接法例如粘度测试，和间接方法包括频率介电谱技术和老化动力学模型等。

目前普遍认为，套管聚合物绝缘降解过程中产生的老化副产物，如水分、酸、醇、醛等，会影响其介电响应曲线。因此，从介电响应曲线中提取相关特征参数，可以实现对聚合物材料DP值的定性或定量分析。然而，老化条件对介电响应数据的影响很容易被水分效应覆盖。因此，在套管内部水分含量过高的情况下，单纯依靠频域介电响应技术很难准确分析套管聚合物绝缘的老化情况。

已有研究指出，老化动力学模型可以用来描述套管绝缘在不同条件下的降解过程，包括温度、老化时间，尤其是初始含水量。因此，对动力学模型的挖掘可以弥补频域介电响应技术的局限性。目前，对聚合物绝缘老化动力学模型的研究主要基于Ekamstam方程。此外，埃姆斯利发现聚合物(纤维素)材料的降解速率并不总是一个常数，而应该归因于聚合度，这被称为LODP现象，因此他提出了二阶动力学模型。结果表明，二阶动力学模型能准确地描述聚合物材料在不同反应条件下的DP值变化规律。因此，为了准确评估套管绝缘老化状态，需要确定模型参数，对模型进行修正可以准确地预测聚合物绝缘材料的DP值。

发明内容

本发明的目的在于提供基于频域介电响应和老化动力学方程的套管绝缘老化状态评估方法，用于评估套管整体运行状态，使电力系统运行更加可靠、安全、稳定。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于频域介电响应和老化动力学方程的套管绝缘老化状态评估方法，包括以下步骤：

(1)制备不同老化和受潮状态的油浸纸板样本；

(2)对步骤(1)得到的油浸纸板样本进行介电响应测试、水分滴定和纤维素聚合度的检测；

(3)对老化动力学方程进行理论推导；

(4)以油浸绝缘的水分mc％为自变量，老化动力学方程的参数ω_DP、k_DP为因变量进行拟合分析；