[发明专利]一种油纸绝缘套管的取油口压力计算方法和装置

说明书

本发明公开了一种油纸绝缘套管的取油口压力计算方法和装置。其中，该方法包括：确定油纸绝缘套管的绝缘油参数和结构尺寸；基于绝缘油参数和结构尺寸，计算套管顶部油室空腔的气压和油纸绝缘套管取油口处的绝缘油油压；基于套管顶部油室空腔的气压和油纸绝缘套管取油口处的绝缘油油压，确定油纸绝缘套管取油口处的压力数学模型。本发明通对研究油纸绝缘套管各个部件尺寸和绝缘油参数，基于气体平衡理论和液体膨胀理论，建立了油纸绝缘套管取油口处的压力数学模型，该压力数学模型能够精准计算在正常运行情况下油纸绝缘套管取油口压力。并且，本发明不仅能适用于多种不同电压等级的油纸绝缘套管，还能适用于不同应用场景的油纸绝缘套管。

技术领域

本发明涉及油纸绝缘套管高电压绝缘技术领域，并且更具体地，涉及一种油纸绝缘套管的取油口压力计算方法和装置。

背景技术

油纸绝缘套管在电力系统应中被广泛应用，具有工艺成熟、技术难度小和成本低等优点。该类型套管的内绝缘为通过电缆纸和铝箔电极缠绕、油中浸渍和高温固化成型的油纸电容芯体，而外绝缘通常采用瓷绝缘子外套，在瓷绝缘套与电容芯体之间的空腔充绝缘油，起着辅助绝缘的作用。油纸绝缘套管户外侧的绝缘油只是在顶部油室、瓷绝缘子套和中间接地安装法兰组成的密闭腔体中，则套管内部油域空间较小，属于少油设备，再加上油纸绝缘套管复杂的内部结构，导致没有一个有效的油纸绝缘套管的取油口压力计算方法。

因此，目前缺少一个有效的油纸绝缘套管的取油口压力计算方法。

发明内容

本发明的目的旨在解决相关技术中的技术问题。

为此，本发明的一个方面，提出了一种油纸绝缘套管的取油口压力计算方法，包括：确定油纸绝缘套管的绝缘油参数和结构尺寸；基于绝缘油参数和结构尺寸，计算套管顶部油室空腔的气压和油纸绝缘套管取油口处的绝缘油油压；基于套管顶部油室空腔的气压和油纸绝缘套管取油口处的绝缘油油压，确定油纸绝缘套管取油口处的压力数学模型。

可选地，所述确定油纸绝缘套管的绝缘油参数，包括：确定油纸绝缘套管的绝缘油的类型；确定油纸绝缘套管的绝缘油的体积；确定油纸绝缘套管的绝缘油的垂直距离；确定油纸绝缘套管的绝缘油的重量。

可选地，所述确定油纸绝缘套管的结构尺寸，包括：确定油纸绝缘套管的顶部油室空腔的空气体积；确定油纸绝缘套管的套管中部油纸电容芯子的直径；确定油纸绝缘套管的套管中部外瓷套的直径。

可选地，所述基于绝缘油参数和结构尺寸，计算套管顶部油室空腔的气压，包括：基于绝缘油的类型、绝缘油的体积和绝缘油的垂直距离，计算绝缘油的膨胀量；基于标准大气压、预设的温度值和顶部油室空腔的空气体积，计算气体平衡常数；基于绝缘油的膨胀量、气体平衡常数和顶部油室空腔的空气体积，计算套管顶部油室空腔的气压。

可选地，所述基于绝缘油参数和结构尺寸，计算油纸绝缘套管取油口处的绝缘油油压，包括：基于套管中部油纸电容芯子的直径、套管中部外瓷套的直径，计算绝缘油所在底部区域的油底面积；基于绝缘油所在底部区域的油底面积和绝缘油的重量，计算油纸绝缘套管取油口处的绝缘油油压。

可选地，所述绝缘油的膨胀量的计算公式为：

式中，ΔV为绝缘油的膨胀量，K_膨为绝缘油的膨胀系数，T为油温，s_底为绝缘油所在底部区域的油底面积，为绝缘油的体积，h的取值为0～H，H为绝缘油的垂直距离。

可选地，所述气体平衡常数的计算公式为：

p₁V₁/T₁＝气体平衡常数

式中，p₁为标准大气压，p₁＝0.101Mpa，T₁为预设的温度值，T₁＝293K，V₁为顶部油室空腔的空气体积。