[发明专利]一种变压器绝缘纸活化能的测定方法及变压器绝缘纸的寿命预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器绝缘纸活化能的测定方法及变压器绝缘纸的寿命预测方法。

背景技术

核电站主变压器多为大容量油浸式电力变压器，由于实际运行情况及负荷变化的差异，其实际剩余寿命具有相当的不确定性。无依据的超期运行将造成核电站重大安全隐患，同时，由于主变压器的体积和重量庞大，更换工作量大、工期长，造价高和制造周期长，在核电站寿期中需要对其进行老化评估和剩余寿命预测，从而提前制定采购和更换计划，避免盲目维修或更换。

核电站设计寿命为40年，根据电站目前的老化与寿命管理要求，还需要研究60年延寿的问题。这就需要通过分析和评估主变压器老化和寿命状况来确定其在电站合适的时期的更换策略和计划。

大容量油浸式电力变压器的绝缘结构主要是由绝缘纸（板）等纤维素材料和环烷烃矿物绝缘油两大部分组成。由于绝缘油可以根据老化情况进行适时净化、再生以及更换处理，而绝缘纸（板）等固体绝缘材料劣化后引起的性能下降则是不可逆转的，而且一般都无法直接更换。这些固体绝缘材料的老化和不可用就基本意味着整个变压器的不可用。因此，变压器的老化和寿命主要取决于其所使用的绝缘纸（板）。

国外已有研究表明，聚合度是表征绝缘纸机械强度的一个重要参数，是确定绝缘纸老化和剩余寿命的最直接、最可靠的指标。常见的聚合度测试方法包括：

1）通过测试油中糠醛含量估算聚合度数值，但该方法存在下述缺陷：

由于现场变压器有存在过滤、更新等过程，会导致油中糠醛含量变化；

滤油后的糠醛含量与滤油前的糠醛含量之间的关系需要研究；

糠醛含量与绝缘纸聚合度之间关系有待进一步研究；

上述几点均会导致聚合度估算数值不准确。

2）通过测量粘度的方法得到平均聚合度。

在变压器绝缘纸剩余寿命评估领域，现有的研究成果多为在某一温度条件下进行加速老化试验，定期采集绝缘纸的聚合度，而对于寿命评估的关键因素（活化能）使用的是经验数据，这会造成评估结果不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种变压器绝缘纸活化能的测定方法。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种利用上述活化能对该变压器绝缘纸进行寿命预测的寿命预测方法。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种变压器绝缘纸活化能的测定方法，在多个温度下对变压器绝缘纸进行加速老化试验，定期测定所述的变压器绝缘纸的聚合度，当聚合度小于250时，结束所述的加速老化试验，得到多个温度下所述的变压器绝缘纸的聚合度为250时的老化时间，通过寿命预测模型及所述的多个温度下所述的变压器绝缘纸的聚合度为250时的老化时间计算出所述的活化能；所述的寿命预测模型为：lnτ=ln A+Ea/(RT)，其中，A为比例常数，Ea为所述的活化能，R为波尔茨曼常数，T为温度，τ表示产品在温度为T时的工作寿命。

优选地，所述的多个温度至少为2个。

优选地，通过粘度法测定所述的变压器绝缘纸的聚合度。

具体地，由于Arrhenius模型认为老化降解是温度作用的结果，并且可以求出给定温度下的预测剩余寿命，还可根据某一温度下的剩余寿命推导出另一温度下的剩余寿命，热老化是一种在温度作用下发生的化学反应，这个化学反应是温度的函数，因此采用Arrhenius模型推导出所述的寿命预测模型。寿命预测模型的推导方法为：

公式（1）为Arrhenius模型，公式（1）表示为：

K(t)=A_a exp(-Ea/RT)    （1），

其中：K（t）：反应速率；Aa：比例常数；Ea：所述的活化能；R：波尔茨曼常数；T：工作温度；

公式（1）可变形为公式（2）：

ln K(t)=ln A_a-Ea/(RT)    （2）；

设τ为产品在温度T下的工作寿命，即得所述的寿命预测模型：lnτ=ln A+Ea/(RT)，其中：A=1/Aa。

优选地，根据所述的寿命预测模型及所述的多个温度下所述的变压器绝缘纸的聚合度为250时的老化时间，利用最小二乘法计算出所述的活化能。

更优选地，对所述的寿命预测模型进行整理，令y=lnτ，x=1/T，a=Ea/R，b=ln A，可得出：y=ax+b；

根据所述的多个温度下所述的变压器绝缘纸的聚合度为250时的老化时间，利用最小二乘法可直接计算出参数a和b，计算方法如式（5）与式（6）：