1.一种牵引变压器套管油纸绝缘剩余寿命预测方法,其特征在于,包括如下步骤:第一步:搭建试验平台
搭建牵引变压器套管油纸绝缘剩余寿命预测研究试验平台,主要由牵引变压器套管(1)、第一温度传感器(2a)、第二温度传感器(2b)、第三温度传感器(2c)、第四温度传感器(2d)、第五温度传感器(2e)、一号支架(3a)、二号支架(3b)、牵引负荷发生装置(4)、综合接地(5)、电脑(6)、电流互感器(7)、电流信息采集装置(8)及温度测量集成模块(9)组成;使用一号支架(3a)和二号支架(3b)分别支撑牵引变压器套管(1)的上端和下端,上端为靠近套管油枕侧,下端为靠近变压器油箱侧;由牵引变压器套管(1)、牵引负荷发生装置(4)和综合接地(5)构成电气主回路,模拟牵引变压器套管(1)正常运行状态;使用综合接地(5)以保护装置,在主回路中安装电流互感器(7),将其输出至电流信息采集装置(8),电流信息采集装置(8)与电脑(6)相连;第一温度传感器(2a)、第二温度传感器(2b)、第三温度传感器(2c)、第四温度传感器(2d)、第五温度传感器(2e)分别固定在牵引变压器套管(1)的上端、距上端
1/4套管长度位置、中间、距下端1/4套管长度位置、下端处,与温度测量集成模块(9)相连,再将温度信息传入电脑(6)中;
第二步:获取数据
开启牵引负荷发生装置(4),模拟牵引变压器套管(1)在正常工作条件下所承受的电流及电压,测量实时电流数据I(t),单位A,t为时间变量,并通过电流信息采集装置(8),将实时电流数据I(t)传输至电脑端,经一个小时后,套管温度场趋于稳态,通过第一温度传感器(2a)、第二温度传感器(2b)、第三温度传感器(2c)、第四温度传感器(2d)、第五温度传感器(2e)及温度测量集成模块(9)分别测量得到套管表面温度T1、T2、T3、T4、T5和环境温度Ta(t),单位℃;
第三步:搭建并验证套管仿真模型
根据牵引变压器套管(1)生产厂家提供的参数,在多物理场仿真软件中搭建完全相同的套管模型;在套管模型中输入实时电流数据I(t)、环境温度Ta(t),计算一小时后套管的温度场分布,取位于牵引变压器套管(1)的上端、距上端1/4套管长度位置、中间、距下端1/4套管长度位置、下端处的计算温度分别为T1′、T2′、T3′、T4′、T5′,设定模型的精确度为P,其表达式为:
式中,i表示第i个传感器;
当P的值小于2%时,则该模型满足精度要求;
第四步:建立温度最高点方程
根据套管仿真模型,计算得到套管中温度最高点数据Tm(t),并以实时电流数据I(t)和环境温度Ta(t)为变量,Tm(t)为目标拟合函数f(I(t),Ta(t)),得到:Tm(t)=f(I(t),Ta(t))第五步:套管温度等效计算
测量需要进行油纸绝缘老化速率分析的牵引变压器套管负荷电流Iload(t)及实时环境温度Tamb(t),根据拟合方程式计算实际工况的变压器套管温度最高点数据Tmax(t):Tmax(t)=f(Iload(t),Tamb(t))第六步:剩余寿命预测
根据牵引变压器套管一天内的温度最高点数据Tmax(t)进行计算,当热点温度Tmax(t)处于80℃至140℃之间时,牵引变压器套管油纸绝缘老化速率V(t)为:可得到牵引变压器套管油纸绝缘在热老化作用下,剩余寿命天数S为: