一种基于活化能的干变绝缘材料抗热老化性能的评估方法

技术领域

本发明属于电气绝缘在线监测与故障诊断领域，更具体的，涉及一种基于活化能的干变绝缘材料抗热老化性能的评估方法。

技术背景

变压器是电力系统的核心组成设备，对于发电、输电和配电都有着及其重要的作用。干式变压器由于其自身诸多优点，已在实际应用中占据重要地位，拥有大量市场份额。因此保证干式变压器的可靠稳定运行，对电网的正常工作，满足用户的用电需求有着十分重要的意义。但随着我国电力等级的不断提升以及干式变压器运行条件的不断复杂严峻化，对干式变压器也提出了更高的要求。特别是在一些潮湿闷热地区，此环境下干式变压器散热困难，其绝缘材料易热老化造成绝缘结构的破坏，甚至导致干式变压器绝缘击穿，破坏电网的稳定运行，所以需要对干式变压器绝缘材料的抗热老化性能进行评估。因此，急需一种干式变压器用绝缘材料抗热老化性能的评估方法，对其抗热老化性能进行评估。而活化能表示材料发生反应需要克服能量阻力的大小，其直接准确的反映了绝缘材料的老化程度。所以基于活化能的评估方法对绝缘材料的状态判断具有重要参考价值，也对干式变压器的绝缘材料选取和应用提出指导意见。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的是提出一种基于活化能的干变绝缘材料抗热老化性能的评估方法，能够很好的对干式变压器用绝缘材料进行抗热老化性能评估进而选择合适的绝缘材料。

实现本发明的技术方案如下：

第一步：制备经热老化处理的测试材料样本

根据干式变压器的运行记录获取其运行过程中本身绝缘材料所经受的平均温度，记为T，单位为K；制备若干个相同规格尺寸的测试材料样本，分为七组，每组三个测试样本，分别把每组测试样本置于老化箱中，设置老化温度为T+20K，七组样本对应七个老化时间，老化时间分别为0h(不老化)，48h，96h，240h，312h，360h，408h，老化结束后取出，待完全冷却后进行下一步操作；

第二步：获取材料的热老化质量损失因子

将老化后完全冷却的测试样本进行称重，每个样本的重量记为M

第三步：获取材料的热老化活化能损失因子

对老化后完全冷却的样本分别进行介电响应测试，为保证试验的准确性，试验在控温箱内进行，控温箱的控温误差允许在1K范围内；放入一个待测样本，控制箱内温度为300K，获取样本在频率为0.0001—1000Hz范围内的介质损耗角正切值tanδ，得到此时的频率与介质损耗角正切值曲线；然后控制频率在50Hz保持不变，改变箱内温度，记录温度为300K，310K，320K，330K，340K时的介质损耗角正切值；根据得到的五个不同温度下的介质损耗角正切值，与之前的频率—介质损耗角正切值曲线对应，得到对应频率，即可获得五组频率温度数据；利用数据变换可得五组温度倒数与与之相对应的频率对数数据，利用这五组数据进行坐标描点，温度倒数为横坐标，频率对数为纵坐标；同时经最小二乘法进行线性拟合，记录此时拟合直线的斜率和与纵轴的截距，两个值都无量纲，每个测试样本重复此操作，得到直线的斜率记为K

式中k为玻尔兹曼常数，e为一个电子标准电荷量；

第四步：确定材料的抗热老化性能评估系数

通过公式(3)确定材料的抗热老化性能评估系数P

第五步：评估材料的抗热老化性能

评估材料的抗热老化性能，若0≤P

本发明的有益效果在于，通过制备经热老化处理的测试材料样本，基于材料本征属性活化能，同时考虑质量损失，提供了一种基于活化能的抗热老化性能评估方法，可准确判断其抗热老化能力，为干式变压器绝缘材料的评估和选取提供了依据，提高了干式变压器运行的安全性，经济性，可靠性。

附图说明

图1表示的是一种基于活化能的干变绝缘材料抗热老化性能的评估方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施过程对本发明进行进一步说明。需要强调的是，此处所描述的具体实施案例仅仅用于解释本发明，并不限定本发明构思及其权利要求之范围。

第一步：制备经热老化处理的测试材料样本

根据干式变压器的运行记录获取其运行过程中本身绝缘材料所经受的平均温度，记为T，其值为400K；制备若干个相同规格尺寸的测试材料样本，分为七组，每组三个测试样本，分别把每组测试样本置于老化箱中，设置老化温度为420K，七组样本对应七个老化时间，老化时间分别为0h(不老化)，48h，96h，240h，312h，360h，408h，老化结束后取出，待完全冷却后进行下一步操作；

第二步：获取材料的热老化质量损失因子

将老化后完全冷却的测试样本进行称重，每个样本的重量记为M

第三步：获取材料的热老化活化能损失因子

对老化后完全冷却的样本分别进行介电响应测试，为保证试验的准确性，试验在控温箱内进行，控温箱的控温误差允许在1K范围内；放入一个待测样本，控制箱内温度为300K，获取样本在频率为0.0001—1000Hz范围内的介质损耗角正切值tanδ，得到此时的频率与介质损耗角正切值曲线；然后控制频率在50Hz保持不变，改变箱内温度，记录温度为300K，310K，320K，330K，340K时的介质损耗角正切值；根据得到的五个不同温度下的介质损耗角正切值，与之前的频率—介质损耗角正切值曲线对应，得到对应频率，即可获得五组频率温度数据；利用数据变换可得五组温度倒数与与之相对应的频率对数数据，利用这五组数据进行坐标描点，温度倒数为横坐标，频率对数为纵坐标；同时经最小二乘法进行线性拟合，记录此时拟合直线的斜率和与纵轴的截距，两个值都无量纲，每个测试样本重复此操作，得到直线的斜率记为K

式中k为玻尔兹曼常数，e为一个电子标准电荷量；

第四步：确定材料的抗热老化性能评估系数

通过公式(3)确定材料的抗热老化性能评估系数P

第五步：评估材料的抗热老化性能

计算得到该材料的抗热老化性能评估系数为0.549，该材料的抗热老化性能良好。