1.一种考虑电导效应和不均匀老化变压器油纸绝缘系统的改进XY模型构建方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)结合介电响应理论和传统XY模型,搭建考虑电导效应下的改进XY模型,得到考虑电导效应下的改进XY模型的数学表达式;
(2)将步骤(1)中的考虑电导效应下的改进XY模型,结合考虑不均匀老化的情况下,构建考虑电导效应和不均匀热老化的改进XY模型,得到综合考虑电导效应和不均匀热老化的改进XY模型的数学表达式为:
式中,m和j是用于区分不同老化区域的位置标记,εro、εrp分别是绝缘油和纸板的相对介电常数;
(3)制备多组不同水分梯度具有不同老化程度的油浸纸样本,并测量了油浸纸样本和绝缘油的FDS数据;
(4)搭建模拟非均匀老化状态下变压器主绝缘的组合结构模型,并测得组合绝缘模型结构的FDS数据;
(5)通过采用每个纸板的相对介电常数εrp和油的相对介电常数εro以及实测的FDS数据可以直接计算εrtot;根据实验室测量的组合结构模型的FDS曲线,点对点地求出响应函数ξ取值;
(6)首先测量同一组合结构模型不同老化的纸板和绝缘油的FDS数据;然后测取了不同组合结构模型的FDS数值;将计算出的组合结构模型的介电常数实部及虚部和测量值进行比较;
(7)对步骤(6)中计算值和测量值的对比结果进行相对误差(RE)分析,验证所提模型在每个频率点处的计算结果的准确性。
2.根据权利要求1所述的考虑电导效应和不均匀老化变压器油纸绝缘系统的改进XY模型构建方法,其特征在于,所述步骤(1)中,传统XY模型中,变压器油纸绝缘结构等效为一个由隔板、撑条和绝缘油构成的二维矩形,其中X值代表隔板总厚度和主绝缘总厚度的比值;Y值代表撑条宽度和主绝缘平均宽度的比值;电介质理论中电介质材料的介电响应特性包含极化和电导两个部分,所以单一电介质的介电特性可用公式(1)表示:式中Y是复导纳,C是复电容代表极化部分,R是电阻代表电导部分,k是表征极化和电导效应占比的权重系数;
因此,变压器主绝缘内各部分导纳可分别表示为:式中ξ是一个和k相关的响应函数,且ξ=(1/k+1‑k),εr是相对介电常数,C0为几何电容;
进而根据等效电路可以推导出变压器主绝缘的复导纳和相对介电常数,得到考虑电导效应下改进XY模型数学表达式,具体为:Ytot=jω·Ctot=jω·C0εrtot (5)
3.根据权利要求1所述的考虑电导效应和不均匀老化变压器油纸绝缘系统的改进XY模型构建方法,其特征在于,所述步骤(2)中,考虑到不均匀老化,推广到n个不均匀的老化区域,推导了在n个不均匀老化区域条件下的改进XY模型的数学表达式为:式中m和j是用于区分不同老化区域的位置标记,εro、εrp分别是绝缘油和纸板的相对介电常数,Real和Imag分别是计算复数实部和虚部的操作符。
4.根据权利要求1所述的考虑电导效应和不均匀老化变压器油纸绝缘系统的改进XY模型构建方法,其特征在于,所述步骤(3)中,通过预处理实验、加速热老化实验及吸潮实验在实验室受控条件下制备了多组具有不同水分梯度及老化程度的实心及空心油浸纸样本,用‑3 3
于构建描述不均匀老化的组合结构模型,并在1×10 Hz~1×10Hz频段内测量油浸纸样本和绝缘油的FDS数据。
5.根据权利要求1所述的考虑电导效应和不均匀老化变压器油纸绝缘系统的改进XY模型构建方法,其特征在于,所述步骤(5)中,确定了响应函数ξ的数值,具体过程为:通过实验所测得的实际组合结构的数据和每一单一油浸纸板的相对介电常数实部和虚部,点对点地‑3 3
计算1×10 Hz~1×10Hz频段内响应函数的数值。
6.根据权利要求1所述的考虑电导效应和不均匀老化变压器油纸绝缘系统的改进XY模型构建方法,其特征在于,所述步骤(7)中,采用相对误差分析来验证所提模型在每个频率点计算结果的准确性,其表达式如式(10)和(11):