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专利号: 2023116778483
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直流冲击电压环氧树脂性能评估方法,其特征在于,首先搭建了一种基于起电特性的直流高压绝缘材料可靠性测试平台,平台包括:上位机(1)、供能装置(10)、电源控制平台(23)、保护电阻(5)、触发开关(17)、冲击电压放大器(30)、电压调节电阻(7)、阳性针极(20)、阴性板极(16)、绝缘液体材料(15)、绝缘实验容器(18)、电树枝观测探头(21)、放电特征观测器(12)、观测控制平台(14)、降压电阻(2)、降压电特征监测器(9)、降压电特征控制平台(11)、接地装置一(4)、接地装置二(3);

所述上位机与观测控制平台(14)、降压电特征控制平台(11)、供能装置(10)和接地装置一(4)相连组成整个系统的控制部分;

所述供能装置(10)与电源控制平台(23)、保护电阻(5)、触发开关(17)、冲击电压放大器(30)、电压调节电阻(7)、阳性针极(20)、阴性板极(16)和接地装置二(3)依次相连接,其中阳性针极(20)和阴性板极(16)置于绝缘实验容器(18)中心并使用绝缘液体材料(15)填满;

所述上位机(1)与放电特征观测器(12)、观测控制平台(14)、电树枝观测探头(21)和接地装置一(4)相连,组成系统观测控制部分;

所述上位机(1)与降压电特征控制平台(11)、降压电特征监测器(9)、降压电阻(2)相连组成系统降压电特征量控制平台;

所述阳性针极(20)直径1mm、长20mm、针尖曲率半径为5μm、针尖角度为35%;阴性板极(16)尺寸为长×宽×厚是20mm×20mm×1mm置于绝缘实验容器(18)底部与接地装置二(3)相连,绝缘实验容器(18)尺寸为长×宽×厚是20mm×20mm×20mm,阳性针极(20)于绝缘实验容器(18)几何中心位置埋入与阴性板极(16)相距2mm;

一种基于起电特征的直流冲击电压环氧树脂性能评估方法,包括以下步骤:

S1:供能装置(10)给上位机(1)和电源控制平台(23)提供电能,上位机(1)通过给电源控制平台(23)发出直流电发电指令,使电源控制平台(23)向绝缘实验容器(18)提供直流电,冲击电压放大器(30)将直流电信号放大,电压调节电阻(7)可调节电压幅值高低;

S2:上位机(1)给电源控制平台(23)发出供能指令,电源控制平台(23)向冲击电压放大器(30)输入以连续5次为一个放电周期,每次放电时间为1.2μs的直流低压电,冲击电压放大器(30)输出冲击电压40kV,一般认为正极性冲击电压40kV即可使极板间发生局部放电现象,电压调节电阻(7)调节冲击电压分别为42kV以一次放电周期做五次周期性实验;

S3:在冲击电压放大器(30)输出冲击电压开始,放电特征观测器(12)开始监测降压电阻(2)降压后的放电特征量并通过降压电特征控制平台(11)向上位机(1)回传数据;放电特征观测器(12)通过电树枝观测探头(21)观测电树枝形成状况,并通过观测控制平台(14)以一个放电周期向上位机(1)回传电树枝长度数据;

S4:计算得出阳性针极(20)和阴性板极(16)之间电树枝长度特征理论计算值:

式(1)中L为阳性针极(20)和阴性板极(16)之间内部电树枝长度特征L,单位为μm,t为

42kV电压的周期加压次数,x为误差系数,τ为积分变量;

S5:对电树枝长度特征量L使用迭代算法进行参量优化,得出使板极间电树枝长度理论计算值和实验观测值误差最小的x0值

1)随机生成初始解h,计算目标函数f(h):

式中,f(h)表示目标函数,D1K为第K组电树枝的长度特性评判因子一,UK为第K组电树枝直流工作电流实测值,UzK为第K组接地网的直流工作电流标准值,X为实验放电次数,n为实测组数;

2)产生扰动新解h',计算目标函数△f=f(h)‑f(h');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,若达到转第四步,否则,转第二步;

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二步;

S6:将S5中得出x0的带入公式(1)得到优化后的计算公式:

S7:计算环氧树脂健康程度的可靠性评估因子d:

式中,U0为局部放电起始电压,L0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冲击电压环氧树脂可靠性评估因子d并进行评估,当d∈(‑∞,

147]时,认为环氧树脂绝缘健康状态较好;当d∈(147,196]时,认为环氧树脂绝缘健康状态一般,应加强关注;当d∈(196,+∞]时,表明环氧树脂绝缘可靠性较差,无法应用于直流高压线路。