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专利号: 2020101379186
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:

1.一种冲击负荷下牵引变压器绝缘寿命的评估方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步:获取牵引变压器基本运行参数

查看待评估牵引变压器油纸绝缘材料,记录待测牵引变压器的一天的负荷率,记为R(t),t代表时间,一共通过N次列车;

根据牵引变压器历史数据获取年平均环境温度,记为Tamb;

第二步:计算冲击负荷加速热老化试验的控制参数

根据牵引变压器负荷率记录,统计牵引变压器第i次列车的负荷率为Ri、牵引变压器第i次列车通过的时间为t0i,第j次列车与第j+1次列车之间的间隔时间为t1j,i=1,2,…,N;j=1,2,…,N-1;

计算Ri负荷率下的加速热老化温度T1(Ri):

T1(Ri)=T1(1)+Ths(Ri)-Ths(1)                   (1)式中,T1(1)为额定负荷下的加速热老化温度,值为90℃,Ths(Ri)为Ri倍负荷下的牵引变压器热点温度,Ths(1)为额定负荷下的牵引变压器热点温度,Ths(Ri)和Ths(1)值根据IEEE Standard C57.91-2011中导则模型确定;

计算第i次列车的加速热老化持续时间ti:

ti=t0iexp[-α(T1(Ri)-Tao)]                    (2)式中,α是热老化参数,值等于0.1155,Tao为实际老化温度,值等于98℃;

计算第j次列车与第j+1次列车的加速热老化时间间隔Δtj:

Δtj=t1jexp[-α(T1(Rj)-Tao)]                  (3)第三步:搭建冲击负荷加速热老化试验平台

搭建冲击负荷加速热老化试验平台,包括温度可控的试验箱(1)、绝缘油(2)、支架(3)、温度可调加热板(4)、绝缘纸(5)、第一导线(6a)、第二导线(6b)、第三导线(6c)、第四导线(6d)、继电器(7)、电压可调电源(8)、PLC控制器(9)、专用编程电缆线(10)、PC机(11)、24V直流电压源(12)和数字显示温度传感器(13),支架(3)放置于温度可控的试验箱(1)中,支架(3)的高度为温度可控的试验箱(1)的1/4处,温度可控的试验箱(1)中填充绝缘油(2),绝缘油(2)的液面高度位于温度可控的试验箱(1)的3/4处,数字显示温度传感器(13)放置于温度可控的试验箱(1)底部,绝缘纸(5)缠绕到温度可调加热板(4)上20层后放于支架(3)上,继电器(7)通过第一导线(6a)控制温度可调加热板(4)加热的开断,电压可调电源(8)通过第二导线(6b)为继电器(7)供电,PLC控制器(9)通过第三导线(6c)对继电器(7)控制,24V直流电压源(12)通过第四导线(6d)为PLC控制器(9)供电,PC机(11)通过专用编程电缆线(10)对PLC控制器(9)编程;

第四步:测试绝缘纸的聚合度变化曲线

设置温度可控的试验箱(1)的温度为T1(1);

控制电压可调电源(8)的输出电压,保持温度可调加热板(4)的温度为T1(Ri)的时间为ti+Δti,i从1开始依次增加并循环该过程;

使用PC机(11)对PLC控制器(9)编程,使得继电器(7)闭合时间和断开时间依次t1和Δt1、t2和Δt2、…、tN-1和ΔtN-1、tN,并循环该过程;

当数字显示温度传感器(13)温度达到T1(1)时,同时开启PLC控制器(9)、继电器(7);

试验总老化时间为1200小时,最内层绝缘纸每48小时取样一次并测量绝缘纸样品的聚合度,分别记为DPm,m=1,2,…,25;绝缘纸初始聚合度记为DP0;

使用公式(4)对聚合度测试曲线进行拟合得到参数Teq、A的拟合值T′eq、A′:式中,t2为加速热老化时间,Ea为活化能,值为111kJ/mol,B为气体常数,值为8.314J/(mol·K),Teq为等效温度,A为速率系数,参数Teq和A为待拟合参数;

第五步:评估牵引变压器绝缘寿命

根据第四步得到的拟合值T′eq和A′,对牵引变压器绝缘的年寿命进行评估:式中,SLref为牵引变压器绝缘寿命,单位为年。