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专利号: 2019103466985
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种油浸式套管内绝缘受潮的频域介电谱建模方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步:油浸式套管的基本参数获取

读取油浸式套管绝缘结构设计参数,获取套管最大工作电压Um、导电杆外径r0、内绝缘最大外径rm、最外层极板长度ln、最内层极板长度l1、电容值C0;

测量不同水分含量mc油纸绝缘材料在频率f范围在0.001Hz至1kH下的电导率,其中测试频率点依次为0.001Hz,0.0022Hz,0.0046Hz,0.1Hz,0.22Hz,0.46Hz,1Hz,2Hz,5Hz,10Hz,

20Hz,40Hz,70Hz,110Hz,220Hz,470Hz,1000Hz,形成电导率参数库σf,mc;

全新油浸式套管在f频率范围的实测介电谱曲线F0;

第二步:建立油浸式套管频域介电响应模型

建立油浸式套管频域介电响应模型,所述模型主要由电容元件和电阻元件组成;油浸式套管介电响应模型的层数为n,在套管内绝缘的n层模型中,第i层绝缘模型分为M部分,电阻Ri1和电阻Ri2串联,电容Ci1和电容Ci2串联,串联后的电阻Ri1、电阻Ri2、电容Ci1和电容Ci2并联连接,这四个元件组成第i1个小模块,按这种模式组成第i2个、第i3个、…、第iM个小模块,小模块之间用电阻Ri串联,组成第i层的介电响应模型,i=1,2,…,n,其中M为待定参数,初始化为15;不同层之间的介电响应模型使用串联连接,最终形成油浸式套管频域介电响应模型;

第三步:计算模型的初始参数

模型的初始参数包括电容初始值C0、电阻初始值R0和模型层数n,首先计算模型层数n,计算方式为其中,k1为修正系数,值为常数10.6;d为厚度系数,值为1.2~1.5;εr相对介电常数,值为3.5;

计算模型电容初始值C0

其中,ε0为真空介电常数;

模型电阻参数Rik的确定方法

其中,i=1,2,…,n;k=1,2,…,2M;

第四步:油浸式套管内绝缘水分分布获取

在有限元仿真软件中搭建油浸式套管绝缘水分扩散模型,在软件中将套管电容芯子的第i层绝缘均分为M个小区域,在每个小区域放置水分含量探针,小区域对应介电响应模型相应的小模块,计算套管内绝缘在不同工况下的水分分布mcim,m=1,2,…,M;

第五步:计算套管内绝缘阻抗值和频域介电谱

根据第二步、第三步和第四步,计算第i层的介电响应模型的第im个小模块中的电容Cik的电容值为2C0/M;第im个区域的水分代入电导率参数库σf,mc,可得到不同频率下第im个区域的电导率,通过式(3)计算电阻Rik的电阻值,i=1,2,…,n得到模型电阻Rik和电容Cik参数后,在PSPICE软件中计算介电响应模型中的阻抗值z(ω);

根据计算所得的阻抗值z(ω),计算油浸式套管的介电谱

其中,ε′为相对介电常数实部,ε″为相对介电常数虚部,j为虚数单位,ω为角频率,ω=2πf;

第六步:模型参数调优

将全新油浸式套管在f频率范围的实测介电谱曲线F0与模型相应的曲线进行对比,通过梯度下降法调整模型的M和Ri值,所述Ri值为电阻Ri的电阻值,使得模型介电谱曲线与初始曲线F0的误差小于1%,则停止调整参数,并输出最终的模型参数。