[发明专利]一种油纸绝缘系统含水率拟合算法

摘要

本发明一种油纸绝缘系统含水率拟合算法涉及油纸绝缘系统含水率拟合算法领域；本发明为油纸绝缘系统含水率评估提供一种有效的数值计算方法，本发明所述的油纸绝缘频域介电谱量化计算公式和并联系数，计算老化或受潮油纸绝缘的频域介电谱，和实测频域介电谱拟合得出被测油纸绝缘系统的含水率；本发明实现了油纸绝缘系统中绝缘纸板含水率的定量诊断，同时不需要大量实验建立不同温度、不同含水率的油纸绝缘数据库；本发明算法能应用于电力变压器和以油纸绝缘系统为主绝缘的电力设备中。

主权项

一种油纸绝缘系统含水率拟合算法，其特征在于，所述算法包括如下步骤：步骤a，测量几个特定温度t下的无水油浸纸板的频域介电谱步骤b，根据公式，将步骤a得到的特定温度t下的频域介电谱平移至20℃，得到主曲线，公式如下，f20=ftexp(-Wk(1t-1T20))]]>其中：f20为所需平移到参考温度20℃下的频率，ft为特定温度t下的测试基础频率，W为油浸纸板的激活能量，k为玻尔兹曼常数，t为测试时所选的特定温度，T20为参考温度。步骤c，根据公式，将步骤b所得主曲线平移至任意温度T，得到任意温度T下无水油浸纸板的频域介电谱，公式如下，fT=f20exp(Wk(1T-1T20))]]>其中：f20为所需平移到参考温度20℃下的频率，fT为所需平移到任意温度T下的频率，W为油浸纸板的激活能量，k为玻尔兹曼常数，T为任意温度，T20为参考温度。步骤d，考虑水的介电常数步骤e，由水分与油浸纸板相互混合的特点得出用于描述复合介质中水分和油浸纸板两种成分所占比例的并联系数K，表达式如下，K=2β×ρ22β×ρ2+5(1-β)×ρ1]]>其中：K为并联系数，β为水分占复合介质的质量分数，ρ1为水的密度，ρ2为油浸纸板的密度；步骤f，根据水分占混合介质的质量分数和体积分数的关系，得出水分占混合介质的体积分数，表达式如下，α=ρ2βρ2β+(1-β)ρ1]]>其中：α为水分占混合介质的体积分数，β为水分占复合介质的质量分数，ρ1为水的密度，ρ2为油浸纸板的密度；步骤g，由步骤c所得的任意温度下无水油浸纸板的频域介电谱、步骤d中水的介电常数、步骤e中无水油浸纸板与水复合介质并联系数K和步骤f中水分占混合介质的体积分数表达式，得到任意温度T下含水油浸纸板混合介质的介电常数，表达式如下：ϵ·p(ω,T)=k(αϵ·1r(ω,T)+(1-α)ϵ·2r(ω,T))+(1-k)ϵ·1r(ω,T)ϵ·2r(ω,T)αϵ·2r(ω,T)+(1-α)ϵ·1r(ω,T)]]>其中：εp为含水油浸纸板混合介质介电常数，ω为角频率，T为温度，K为无水油浸纸板和水复合介质并联系数，ε1r为水的介电常数，ε2r为无水油浸纸板的介电常数，α为水在油浸纸板中的体积分数；步骤h，考虑变压器油介电常数，公式如下，ϵ·3(ω,T)=2.2-jσ(T)ωϵ0]]>其中：ε3为变压器油介电常数，ω为角频率，σ(T)为变压器油在温度T时的电导率，ε0为真空介电常数，T为温度；步骤i，由步骤g所得的任意温度T下含水油浸纸板混合介质的介电常数和步骤h的变压器油介电常数，计算得油纸绝缘系统的频域介电谱，公式如下：ϵ·r(ω,T)=Yϵ·p(ω,T)+(1-Y)ϵ·p(ω,T)ϵ·3(ω,T)(1-X)ϵ·p(ω,T)+Xϵ·3(ω,T)]]>tanδ(ω,T)=ϵ′′(ω,T)ϵ′(ω,T)]]>其中：εr为变压器油纸绝缘系统的介电常数，ε3为变压器油介电常数，ω为角频率，T为温度，εp为含水油浸纸板混合介质介电常数，X为变压器油纸绝缘系统中X值，Y为变压器油纸绝缘系统Y值，tanδ为损耗因数，ε’和ε”分别为复介电常数的实部和虚部；步骤j，实测油纸绝缘系统的频域介电谱；步骤k，对比步骤i中计算所得的油纸绝缘系统频域介电谱和步骤j中实测的油纸绝缘系统频域介电谱，并判断变压器油电导率是否在迭代范围内，判断结果为“是”进行下一步，结果为“否”返回步骤h；步骤l，对比步骤i中计算所得的油纸绝缘系统频域介电谱和步骤j中实测的油纸绝缘系统频域介电谱，并判断两条曲线在不同频率点下的平方差之和是否最小，判断结果为“是”进行下一步，结果为“否”返回步骤e；步骤m，输出油浸纸板含水率和变压器油电导率。