[发明专利]用于油纸绝缘的三支路改进等效模型

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备绝缘老化预测技术领域，具体涉及一种用于油纸绝缘的三支路改进等效模型，还涉及此等效模型的应用过程。

背景技术

油纸复合绝缘结构是大多数高压电气设备的主要绝缘组成部分，绝缘性能的恶化是这类设备故障的主要原因。近年来，研究者们提出了基于介电响应理论的电气诊断方法，用于诊断设备绝缘状况的好坏，并制定合理的维护计划。常规的介电响应测量项目包括工频电容–tanδ测量和绝缘电阻测量。除此之外，还包括三项最重要的介电响应测量技术：回复电压(RVM)的测量，极化和去极化电流(PDC)的测量以及频域介电谱(FDS)的测量。

为了有效地将介电诊断方法应用于实际运行中的设备，必须挖掘出介电响应测量结果所携带的信息，才能准确地确定绝缘受潮及老化的状态。然而，目前发现，介电响应技术在理论和实际应用中，更多地关注于使用频域介电谱FDS对油纸绝缘状态进行定性描述，以及考虑来自温度，含水量，老化等因素对FDS曲线的影响规律。利用数学或物理模型解释频域介电谱曲线，并提出定量判据的相关研究则相对较少。目前使用较多的是扩展德拜模型等效电路，该模型对复合绝缘介质的介电响应能够在一定程度上进行解释，但随着设备的运行，将不可避免地产生各种老化产物，将使得材料内部的极化过程变得复杂，油纸绝缘材料除了自身内部产生极化外，还将同其他物质之间产生复杂的界面极化过程，传统的扩展德拜模型仅通过简单地并联多条电阻电容串联支路来模拟介质内部的弛豫极化过程，并联支路条数较多，且无法有效反映出油纸绝缘介质内部复杂的极化过程，具有很大的局限性，不利于基于模型分析提出定量判据。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的油纸绝缘建模中常使用的扩展德拜模型对复杂极化过程进行反映的局限性，提供了一种用于油纸绝缘的三支路改进等效模型，解决扩展德拜模型在使用中存在的支路数过多，对实测结果匹配效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于油纸绝缘的三支路改进等效模型，其特征是，在原扩展德拜模型等效电路中RC串联支路的两端并联若干个三元件支路，所述三元件支路包括第一电阻R_I、第二电阻R_II和一个电容C_I，第二电阻R_II与电容C_I并联后再与第一电阻R_I串联。

进一步的，所述的扩展德拜模型等效电路包括一个电阻R₀和电容C₀并联，再并联n个RC串联支路。

进一步的，n取值为5。

进一步的，所述三元件支路个数为一个。

进一步的，改进等效模型的复电容实部C′及虚部C″表达式如下：

式中，R_i、C_i串联支路等效不同弛豫时间的松弛极化，单位分别为GΩ、nF；n为RC串联支路数；ω为测试角频率。

进一步的，n取值为5。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明提出在传统的扩展德拜模型结构的基础上，加入电阻电容并联构成的三支路组件，并使用该电路模型拟合频域介电谱FDS复电容实部、虚部曲线，辨识得出电路中的各电阻、电容参数，实现对油纸绝缘频域介电响应的整体等效，解决传统德拜模型对于宽频FDS拟合效果不佳的问题。

附图说明

图1为本发明三支路改进等效模型的电路图；

图2是频域介电响应测量的示意图；

图3是油浸绝缘纸板进行频域介电谱测试获得的谱图及参数辨识结果的重构FDS曲线示意图(油浸纸板水分含量0.76％)；

图4是油浸绝缘纸板进行频域介电谱测试获得的谱图及参数辨识结果的重构FDS曲线示意图(油浸纸板水分含量1.2％)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

现有的扩展德拜模型等效电路，采用一个电阻R₀和电容C₀并联，再并联n个RC串联支路来等效，其中R₀表征绝缘电阻，反映了油纸绝缘系统的电导现象；C₀为几何电容，表征真空几何电容和无损极化的等效电容之和；RC串联支路反映油纸材料本身的极化过程。