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专利号: 2023116777457
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于起电特征的高压环氧树脂可靠性评估方法,其特征在于,首先搭建了一种基于起电特性的高压环氧树脂可靠性测试平台,平台包括:上位机(1)、可调节的电压控制模块(19)、电树枝成像器(6)、装置控制开关(7)、耦合电容(8)、实验装置存储器(9)、平板板电极(10)、电极容器(11)、变压器油(12)、尖端针电极(13)、接地装置一(14)、放电检测控制系统(20),其中,可调节的电压控制模块(19)包括供能电源控制模块(2)、保护阻抗(3)、调压变压器(4)、稳压电容(5),放电检测控制系统(20)包括检测等比阻抗(15)、接地装置二(16)、局部放电检测装置(17)、放电检测终端(18);

所述上位机与可调节的电压控制模块(19)、放电检测控制系统(20)、电树枝成像器(6)相连,所述实验装置存储器(9)和接地装置一(14)、电极容器(11)中的平板板电极(10)以及尖端针电极(13)相连;

所述检测等比阻抗(15)与局部放电检测装置(17)相并联,局部放电检测装置(17)的输入端与耦合电容(8)相连,局部放电检测装置(17)的输出端与放电检测终端(18)相连,局部放电检测装置(17)的接地端与接地装置二(16)相连;

所述供能电源控制模块(2)输出端与调压变压器(4)和保护阻抗(3)相连、供能电源控制模块(2)输入端与接地装置一(14)相连、稳压电容(5)与调压变压器(4)相并联;

所述实验装置存储器(9)输入端通过尖端针电极(13)与装置控制开关(7)相连,实验装置存储器(9)输出端通过平板板电极(10)与接地装置一(14)相连;

所述尖端针电极(13)直径为0.18mm、针尖曲率半径为6μm、针尖角度为40%,平板板电极(10)尺寸为10mm×10mm×0.2mm置于电极容器(11)底部与接地装置一(14)相连,电极容器(11)的尺寸长为10mm、宽为10mm、厚为2mm,尖端针电极(13)于平板板电极(10)中心位置埋入相距4mm;

所述的可靠性评估方法,包括以下步骤:

S1:上位机(1)通过向供能电源控制模块(2)发出设定实验工频发电指令,供能电源控制模块(2)发出初始电压通过稳压电容(5)进行稳压输出,闭合装置控制开关(7)使实验装置存储器(9)通上初始电压再通过耦合电容(8)将电压耦合到放电检测控制系统(20)上,通过检测等比阻抗(15)的改变可将电压进行等比例调节供给局部放电检测装置(17),局部放电检测装置(17)再将所测得放电量回馈反应给上位机(1);

S2:通过上位机(1)向供能电源控制模块(2)发出以0.5kV/s速率电压上升的程序指令,不断提高对电极容器(11)的施加电压,局部放电检测装置(17)向上位机(1)持续回传局部放电量,当局部放电量达到25.6Pc时,认为即将发生局部放电,此时电压为U0为初始放电电压,稳定电压保持3min,后将电压调至15kV保持60min;

S3:从局部放电量到达25.6Pc开始,电树枝成像器(6)以每4min一张成像速度监测尖端针电极(13)与平板板电极(10)之间电树枝成像状态,得到树枝状态及宽度特征D,局部放电检测装置(17)即时回传对应局部放电量至上位机(1);

S4:计算得出尖端针电极(13)与平板板电极(10)之间宽度特征理论计算值:

式(1)中D为尖端针电极(13)与平板板电极(10)之间内部电树枝宽度特征D,单位为mm,t为15kV电压的加压时间,单位为min,y为误差系数,λ为积分变量;

S5:对板极间放电特性宽度特征量D进行参量优化,得出使板极间放电深度理论计算值和实验观测值误差最小的y0值

1)随机生成初始解y,计算目标函数f(y):

式中,f(x)表示目标函数,λAi为第i个时间下的绝缘材料参量基准值,λSi为第i个时间下的绝缘材料参量实测值,n为实测值数据组数;

2)产生扰动新解y',计算目标函数△f=f(y)‑f(y');若△f≥0,则接受新解,否则,按概率接受准则获得新解;

3)判断是否达到迭代次数,若达到转第4)步,否则,转第2)步;

4)判断是否满足终止条件,若满足则运算结束,返回最优解,否则重置迭代次数转第2)步;

S6:将S5中得出的y0带入公式(1)得到优化后的计算公式:

式(2)中,D0为健康参量优化后的放电特性宽度特征,t为起电并稳定后15kV电压的加压时间,单位为min,y0为优化得出的最优误差系数,λ为积分变量;

S7:计算环氧树脂健康程度的可靠性评估因子b:

b=ln(U0)+1.385sin(0.33πD0)        (4)

式中,U0为局部放电起始电压,D0是健康参量优化后的电树枝宽度特征;

基于上述步骤得到的高压柜绝缘材料可靠性评估因子b并进行评估,当b∈(‑∞,9.6]时,认为环氧树脂绝缘健康状态较好;当b∈(9.6,11]时,认为环氧树脂绝缘健康状态一般,应加强关注;当b∈(11,+∞]时,表明环氧树脂绝缘可靠性较差,为保证绝缘安全,不能应用于高压线路。