[发明专利]一种油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法

说明书

本发明公开的一种油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法，包括以下步骤：（1）通过传统X模型结构推导方式，得到传统X模型的结构及数学表达式；（2）获得油浸纸套管主绝缘上的温度场；（3）获得主绝缘上的绝缘纸层在扩散温度场下的老化状态；（4）构建修正X模型的等效结构；（5）计算出包含两种绝缘状态、三种绝缘状态、四种绝缘状态的修正X模型的数学表达式；（6）得到包含多种老化状态的修正X模型的一般表达式；（7）获得FDS数据；（8）建立油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态FDS数据库。本发明考虑实际油浸纸套管运行过程中内部温度场发生的不均匀扩散现象，诊断更方便准确，使电力系统运行更可靠、安全、稳定。

技术领域

本发明涉及电气设备故障诊断技术领域，更具体地，涉及一种油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法。

背景技术

高压套管是电力变压器、断路器等电气设备的重要组成部分。目前，电网中应用最广泛的高压套管采用油纸复合绝缘结构即油浸纸套管。高压套管发生故障时会对变压器及相联结的电网络会造成重要影响。油浸纸套管在正常运行时，其主绝缘会受到热场、氧气、水分、电场、有机酸以及机械振动等多种应力协同作用的影响，主绝缘油-纸绝缘系统逐渐老化，而绝缘纸层的老化会直接导致套管电气及机械性能的下降。据统计，因油浸纸套管引起的电气故障超过了事故总量的35％，这些故障中超过60％都与油-纸绝缘有关。因此，油浸纸套管中主绝缘上的绝缘纸层的老化程度决定了该套管的运行稳定性及电网系统的安全性。

现有油浸纸套管主绝缘主要采用传统X模型进行老化状态评估。通过现场实地调查发现，高压套管上部连接输电线路，下部连接电力变压器。变压器的运行温度一般在65°-100°之间，而正常输电线路的温度远远达不到这个标准。一般情况下，绝缘纸的老化速率与所处的温度存在正比的关系。在没有自冷装置的情况下，高压套管顶部热量向周围空气传递，底部热量向变压器顶层绝缘油传递，而靠近中间部位只能通过介质的热传导散发出去，这将会导致内部温度场在主绝缘径向上呈现不均匀分布。由于径向上存在的温度梯度会导致主绝缘上绝缘纸层的不均匀老化现象。因此，采用传统X模型在考虑不均匀老化影响下的准确性及可能性是值得商榷的。

以往的研究表明，对油浸纸套管主绝缘老化状态的评估是通过现场油浸纸套管的FDS数据与计算模型的FDS数据进行对比进行的。然而，传统X模型没有考虑实际油浸纸套管运行过程中内部温度场发生的不均匀扩散现象。因此，需要推导出一种能够表征油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态的等效模型，从而可以进行FDS数据对接建库，以此数据库来判断出油浸纸套管的不均匀老化状态。

发明内容

本发明针对背景技术的技术问题，提出一种油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法，考虑实际油浸纸套管运行过程中内部温度场发生的不均匀扩散现象，诊断更为方便且准确，使电力系统运行更加可靠、安全、稳定。

为达到上述目的，提出一种油浸纸套管主绝缘不均匀老化状态评估方法，包括以下步骤：

(1)对均匀老化状态下的油浸纸套管主绝缘的油-纸绝缘系统通过传统X模型结构推导方式，得到传统X模型的结构及数学表达式；

(2)调查包括多层绝缘纸板的油浸纸套管主绝缘的实际运行环境，对油浸纸套管内部进行所受温度场分析，获得油浸纸套管主绝缘上的温度场；

(3)应用有限元仿真技术，对步骤(2)获得的温度场进行扩散分析；通过所述扩散分析获得主绝缘上的绝缘纸层在扩散温度场下的老化状态；

(4)根据FDS测量油浸纸套管绝缘状态的原理改进步骤(1)中传统X模型的结构，构建修正X模型的等效结构；

(5)通过步骤(4)计算出包含两种绝缘状态的修正X模型的数学表达式，并逐步推导出三种绝缘状态、四种绝缘状态的修正X模型的数学表达式；

(6)根据步骤(5)中的数学表达式，利用数学归纳法得到符合实际情况的包含多种老化状态的修正X模型的一般表达式；