基于油紙絕緣熱老化特性的二階動(dòng)力學(xué)模型改進(jìn)研究.pdf

1、油浸式電力變壓器是電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)與電網(wǎng)安全息息相關(guān)。電力變壓器能否安全穩(wěn)定運(yùn)行取決于其絕緣性能優(yōu)劣，水分和羧酸對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)老化速率產(chǎn)生極大影響，水分和纖維素發(fā)生的水解反應(yīng)是纖維素老化的主要形式，水解反應(yīng)使得葡萄糖基間1-4-β-糖苷鍵斷裂而產(chǎn)生短鏈分子，短鏈分子進(jìn)一步水解成低分子羧酸和水分。雖然油紙絕緣系統(tǒng)中羧酸含量較低，但絕大部分低分子羧酸停留于絕緣紙以及低分子羧酸與水分協(xié)同對(duì)絕緣紙老化所產(chǎn)生的加速作用導(dǎo)致其作用不可

2、忽視。目前，國(guó)內(nèi)外已有大量關(guān)于水分和羧酸對(duì)油紙絕緣系統(tǒng)老化特性影響的研究，但少見關(guān)于羧酸對(duì)絕緣紙老化速率影響的定量研究。因此，本文旨在絕緣紙熱老化特性的基礎(chǔ)上定量研究羧酸和水分的協(xié)同作用對(duì)絕緣紙老化的影響。
　　目前，研究油紙絕緣老化特性的模型眾多，例如:一階動(dòng)力學(xué)模型、二階動(dòng)力學(xué)模型、聚合度累積損失動(dòng)力學(xué)模型等數(shù)學(xué)模型，但模型的分析精度參差不齊。且常用的絕緣紙老化動(dòng)力學(xué)模型存在方程參數(shù)意義不明確及老化因素影響因子體現(xiàn)不明確等問題

3、。因此，本文將基于前面對(duì)于油紙絕緣熱老化特性研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和開展油紙絕緣熱老化實(shí)驗(yàn)，最終基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)二階動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn)和完善。
　　目前，二階動(dòng)力學(xué)模型的應(yīng)用仍局限于實(shí)驗(yàn)室，工程應(yīng)用價(jià)值不高，現(xiàn)有二階動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用過程中需要對(duì)變壓器內(nèi)絕緣紙聚合度進(jìn)行直接測(cè)量，由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)變壓器內(nèi)絕緣紙聚合度時(shí)需要對(duì)變壓器進(jìn)行吊罩取芯，在工程中不可實(shí)現(xiàn)。另外，眾多因素將對(duì)絕緣紙聚合度的測(cè)量誤差構(gòu)成影響，致使聚合度測(cè)量誤差擴(kuò)大。因此，本文試圖

4、通過實(shí)驗(yàn)研究建立二階動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)kt0和k2與絕緣紙運(yùn)行環(huán)境參數(shù)（溫度T、含水量w和羧酸含量v）之間的函數(shù)關(guān)系，以避免對(duì)絕緣紙聚合度進(jìn)行直接測(cè)量而導(dǎo)致的測(cè)量誤差擴(kuò)大問題，函數(shù)關(guān)系建立后，將為絕緣紙聚合度數(shù)據(jù)的獲取提供新途徑。在具體實(shí)施時(shí)，可先測(cè)定絕緣油含水量和酸值，通過分布平衡曲線計(jì)算絕緣紙含水量和羧酸含量，后通過本文建立的函數(shù)關(guān)系計(jì)算二階動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)kt0和k2,將計(jì)算而得的kt0和k2代入二階動(dòng)力學(xué)模型，得到模型參數(shù)已知的二階動(dòng)

5、力學(xué)模型，最終使用模型對(duì)絕緣紙老化狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)其絕緣壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，模型參數(shù)與絕緣紙運(yùn)行環(huán)境參數(shù)之間函數(shù)關(guān)系的建立為二階動(dòng)力學(xué)模型的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　在建立二階動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)與絕緣紙運(yùn)行環(huán)境參數(shù)之間函數(shù)關(guān)系的過程中，先采用二階動(dòng)力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到絕緣紙初始老化速率kt0和絕緣紙運(yùn)行環(huán)境常數(shù)k2。并通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步擬合得到kt0和k2與絕緣紙初始水分含量w、絕緣油羧酸含量v之間的函數(shù)關(guān)系，最終二階動(dòng)力學(xué)模型得到