[发明专利]甲醇在变压器油纸绝缘系统中的平衡分布模型及其应用

说明书

本发明公开了一种甲醇在变压器油纸绝缘系统中的平衡分布模型及其建模方法和应用，具体建模时，先将定量色谱纯的甲醇与变压器绝缘油混合均匀，制得甲醇标准溶液；然后分别设置甲醇在绝缘油‑气中的平衡体系和甲醇在绝缘油‑绝缘纸中的平衡体系；最后采用顶空‑气相色谱‑质谱联用仪对平衡分布结果进行定量检测，所测得结果用于建立甲醇平衡分布模型。再根据建立的甲醇平衡分布模型结合老化实验数据进行变压器绝缘老化状态评估，结果更为准确。

技术领域

本发明涉及变压器绝缘老化状态评估领域，具体涉及一种甲醇在变压器油纸绝缘系统中的平衡分布模型及其应用。

背景技术

以绝缘油和绝缘纸为主要绝缘材料的油浸式电力变压器被广泛应用在输变电系统中。相比于绝缘油，绝缘纸作为变压器内的主要固体绝缘材料，在变压器运行过程中受温度、水分等因素的影响，老化过程不可逆且无法及时得到更换，成为决定变压器绝缘寿命的关键因素。

早期实验通常采用油中糠醛来作为变压器纸绝缘老化状态的表征产物，但是在老化前期，糠醛在油中的含量较低，难以对变压器内老化前期的潜伏性故障作出反应。甲醇在继承糠醛优势的基础上，在老化前期便具有较高的可检测含量。

发明人发现，CN106706821A中公开了一种变压器绝缘油中甲醇浓度的检测方法和系统，其所公开的检测方法可以得到良好的油中甲醇含量的测定结果，然而缺少油中甲醇与变压器绝缘老化状态的相关关系。

另外，CN109030670A中公开了一种油浸式电力变压器绝缘老化程度评估的方法，通过结合油中甲醇含量和油中糠醛含量来共同评估变压器的绝缘老化状态。然而其并没有考虑到甲醇在纸中和气体中的分布，使得评估方法的适用性被降低。

发明内容

本发明提供一种甲醇在变压器油纸绝缘系统中的平衡分布模型及其应用，通过该甲醇平衡分布模型，为基于油中甲醇评估变压器纸绝缘老化状态提供了重要保障。

本发明的技术方案是，一种甲醇在变压器油纸绝缘系统中的平衡分布模型，该模型包括甲醇在绝缘油-气平衡分布模型和甲醇在绝缘油-绝缘纸之间的平衡分布模型；

其中，甲醇在绝缘油-气平衡分布模型为：

C_l、C_g分别为油-气平衡时分布在油中和气相中的甲醇浓度，V_l、V_g分别为恒容系统中绝缘油和气体的体积，a,b,c,p为模型拟合常数；

甲醇在绝缘油-绝缘纸之间的平衡分布模型为：

其中，C_l、C_s分别为绝缘油-绝缘纸平衡时分布在油中和纸中的甲醇浓度，m_l、m_s分别为绝缘油和绝缘纸的质量，V_l为恒容系统中绝缘油的体积，α,β,μ,ω为模型拟合常数。

进一步地，该模型的建立方法包括以下步骤：

1)标准溶液的配制：将定量的甲醇与变压器绝缘油混合均匀，制得甲醇标准溶液；

2)甲醇在绝缘油-气中的平衡设置：取具有体积梯度的甲醇标准溶液于玻璃瓶中，在空气下密封并置于不同温度下进行平衡；

3)甲醇在绝缘油-绝缘纸中的平衡设置：取甲醇标准溶液与绝缘纸构成不同的绝缘油-绝缘纸质量比，使绝缘油及绝缘纸充满整个密封玻璃瓶以排除油-气平衡的影响，并放置于室温下进行平衡；

4)采用顶空-气相色谱-质谱联用仪对步骤2)和步骤3)绝缘油中的甲醇浓度进行定量检测，以浓度趋于稳定作为平衡判断的依据，由所测得的平衡后的甲醇分布结果，分别拟合得到甲醇的油-气体系和油-纸体系的平衡分布模型。