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专利号: 202111644808X
申请人: 重庆理工大学
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.考虑直流场强畸变影响的反幂电寿命模型改进方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、选择多个相同规格的交联聚乙烯薄片作为一组实验样品;

S2、对样品加压依次进行直流短时击穿获取击穿电压值,并以此击穿电压值大小的

0.75~0.85倍作为实验电压;

S3、采用电声脉冲测试系统对一组样品依次进行恒压加速寿命实验,使样品内部的空间电荷产生位移,所加电压为上述的实验电压;

S4、根据所述恒压加速寿命实验进行加压至样品绝缘失效,并采集从加压开始至绝缘失效时间内样品内部承受的实际场强,实际承受场强按下式求得:式中,Er0为样品初始的实际承受场强,A为比例常数,τ为时间常数,t为加压时间;

S5、计算样品内部实际承受场强达到稳定的时间,场强稳定时间按下式求得:Er'=△Er

式中,Er'为对Er(t)求导,△Er为样品实际承受场强的稳定范围;

S6、用均方根值等效从场强稳定到绝缘失效时段内样品内部实际承受的电场强度,作为Er的等效电压,通过本步骤可获得由场强均方根值与绝缘失效时间组成的一个失效数据,场强均方根值具体通过下式求得:式中,Er为实际承受场强,ti为第i次采样的时间点,N为从加压开始至绝缘失效时间内总共的采样次数;

S7、顺序重复步骤S3~S6,对多组相同规格的实验样品进行不同外施场强下的恒压加速寿命实验,获得符合双参数Weibull分布的不同失效数据;

S8、将场强均方根值Erm与绝缘失效时间tb作为本征失效数据,将外施恒定场强Ea与绝缘失效时间tb作为视在失效数据;

S9、利用所述本征失效数据和视在失效数据在双对数坐标系下进行线性拟合,分别得到两种寿命曲线,寿命曲线在双对数坐标系下的线性通过下式表示:lnt=‑nlnE+ln C

式中,t为样品绝缘失效的时间,E为样品承受的场强,n与C为反幂电寿命模型中的参数,lnE为坐标系横坐标,lnt为坐标系纵坐标;

S10、根据两种寿命曲线的斜率与截距分别获得对应反幂电寿命模型中的参数n和C;

S11、根据实验中由于样品内部实际承受场强与外施场强的不同,将由场强均方根值Erm与绝缘失效时间tb线性拟合得到的寿命曲线定义为本征寿命曲线,将由外施恒定场强Ea与绝缘失效时间tb线性拟合得到的寿命曲线定义为视在寿命曲线;

S12、将获得的本征寿命曲线和视在寿命曲线进行对比,得到本征寿命曲线相较于视在寿命曲线的位置关系发生了明显的平移与旋转;

S13、将本征寿命曲线进行平移与旋转得到视在寿命曲线,用平移因子来表示平移量,用旋转因子来表示旋转量,所述平移因子和旋转因子分别按下式求得:na=βnr

式中,Ca为视在寿命曲线的累计损伤量,Cr为本征寿命曲线的累计损伤量,na为视在寿命曲线的电压耐受指数,nr为本征寿命曲线的电压耐受指数,α为平移因子,β为旋转因子;

S14、利用获得的平移因子和旋转因子对已有的反幂电寿命模型进行改进,改进后的反幂电寿命模型表达式如下:式中,Cr为本征寿命曲线的累计损伤量,Er为实际承受场强,nr为本征寿命曲线的电压耐受指数,α为平移因子,β为旋转因子。

2.根据权利要求1所述的考虑直流场强畸变影响的反幂电寿命模型改进方法,其特征在于,所述多个相同规格的交联聚乙烯薄片在绝缘失效过程中,在同等实验条下达到绝缘失效的时间不同。

3.根据权利要求1所述的考虑直流场强畸变影响的反幂电寿命模型改进方法,其特征在于,所述步骤S5中将样品实际承受场强随加压时间在场强稳定区间波动作为场强稳定的判据。

4.根据权利要求1所述的考虑直流场强畸变影响的反幂电寿命模型改进方法,其特征在于,所述步骤S8中利用双参数Weibull分布模型对获得的场强均方根值Erm与绝缘失效时间tb进行统计分析,筛选出符合Weibull分布的失效数据作为曲线拟合的样本数据。

5.根据权利要求1所述的考虑直流场强畸变影响的反幂电寿命模型改进方法,其特征在于,所述步骤S12中将本征寿命曲线和视在寿命曲线拟合在同一坐标系中,对比出本征寿命曲线和视在寿命曲线之间的位置关系。

6.考虑直流场强畸变影响的反幂电寿命模型改进系统,其特征在于,包括:样品选择模块,用于选择多个相同规格的交联聚乙烯薄片作为一组实验样品;

加压值设置模块,用于对样品加压依次进行直流短时击穿获取击穿电压值,并以此击穿电压值大小的0.75~0.85倍作为实验电压;

恒压实验模块,用于采用电声脉冲测试系统对一组样品依次进行恒压加速寿命实验,使样品内部的空间电荷产生位移,所加电压为上述的实验电压;

场强数据采集模块,用于根据所述恒压加速寿命实验进行加压至样品绝缘失效,并采集从加压开始至绝缘失效时间内样品内部承受的实际场强,实际承受场强按下式求得:式中,Er0为样品初始的实际承受场强,A为比例常数,τ为时间常数,t为加压时间;

场强稳定时间计算模块,用于计算样品内部实际承受场强达到稳定的时间,场强稳定时间按下式求得:Er'=△Er

式中,Er'为对Er(t)求导,△Er为样品实际承受场强的稳定范围;

等效场强计算模块,用于用均方根值等效从场强稳定到绝缘失效时段内样品内部实际承受的电场强度,作为Er的等效电压,通过本模块可获得由场强均方根值与绝缘失效时间组成的一个失效数据,场强均方根值具体通过下式求得:式中,Er为实际承受场强,ti为第i次采样的时间点,N为从加压开始至绝缘失效时间内总共的采样次数;

重复实验模块,用于顺序重复恒压实验模块、场强数据采集模块、场强稳定时间计算模块和等效场强计算模块,对多组相同规格的实验样品进行不同外施场强下的恒压加速寿命实验,获得符合双参数Weibull分布的不同失效数据;

失效数据统计模块,用于将场强均方根值Erm与绝缘失效时间tb作为本征失效数据,将外施恒定场强Ea与绝缘失效时间tb作为视在失效数据;

线性拟合模块,用于利用所述本征失效数据和视在失效数据在双对数坐标系下进行线性拟合,分别得到两种寿命曲线,寿命曲线在双对数坐标系下的线性通过下式表示:lnt=‑nlnE+ln C

式中,t为样品绝缘失效的时间,E为样品承受的场强,n与C为反幂电寿命模型中的参数,lnE为坐标系横坐标,lnt为坐标系纵坐标;

参数获取模块,用于根据两种寿命曲线的斜率与截距分别获得对应反幂电寿命模型中的参数n和C;

曲线定义模块,用于根据实验中由于样品内部实际承受场强与外施场强的不同,将由场强均方根值Erm与绝缘失效时间tb线性拟合得到的寿命曲线定义为本征寿命曲线,将由外施恒定场强Ea与绝缘失效时间tb线性拟合得到的寿命曲线定义为视在寿命曲线;

拟合对比模块,用于将获得的本征寿命曲线和视在寿命曲线进行对比,得到本征寿命曲线相较于视在寿命曲线的位置关系发生了明显的平移与旋转;

修正因子获取模块,用于将本征寿命曲线进行平移与旋转得到视在寿命曲线,用平移因子来表示平移量,用旋转因子来表示旋转量,所述平移因子和旋转因子分别按下式求得:na=βnr

式中,Ca为视在寿命曲线的累计损伤量,Cr为本征寿命曲线的累计损伤量,na为视在寿命曲线的电压耐受指数,nr为本征寿命曲线的电压耐受指数,α为平移因子,β为旋转因子;

模型改进模块,用于利用获得的平移因子和旋转因子对已有的反幂电寿命模型进行改进,改进后的反幂电寿命模型表达式如下:式中,Cr为本征寿命曲线的累计损伤量,Er为实际承受场强,nr为本征寿命曲线的电压耐受指数,α为平移因子,β为旋转因子。