[发明专利]一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法

说明书

本发明涉及换流变压器技术领域，公开了一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法，包括以下步骤：S1，处理油浸纸的性能参数：对换流变压器出线装置的油浸纸介电谱频率依赖特性进行拟合，得到介电参数随电力设备频率f和油浸纸温度T变化的定量变化关系；S2，结构优化：将步骤S1得到的定量变化关系用于不同温度区域，得到不同温度区域的介电常数；然后对介电常数进行赋值化处理，获得多物理场参数；再基于多物理场参数，设定换流变压器出线装置结构。本发明解决了现有技术存在的结构优化效果差、计算效率低等问题。

技术领域

本发明涉及换流变压器技术领域，具体是一种换流变压器出线装置多 目标结构优化方法。

背景技术

换流变压器简称换流变。特高压换流变套管尾部包含油浸纸芯子、变 压器油、板等多种绝缘介质，且换流变套管升高座内空间狭小，因此套管 尾部电场分布较为复杂和集中，需安装结构合理的出线装置改善套管尾部 的电场分布。

现场条件下，直流稳态和极性反转是换流变套管出线装置复合绝缘的 两种典型运行状态。另一方面，油浸纸、变压器油、板等介质的电性能参 数具有较强的场变、温变非线性，因此在温度梯度存在时，其电性能参数 的改变将影响复合绝缘的直流稳态和极性反转电场。

换流变套管尾部出线结构是换流变套管油中载流端子与换流变压器中 高压引出线的连接结构，其对保证高压套管的载流性能和套管尾部的绝缘 特性具有重要作用。对于特高压换流变套管来说，电压等级高、载流量大， 且在特高压套管尾部集中了电容芯子油中端部、均压球等结构，还存在金 属导体、变压器油、绝缘等介质。实际换流变套管出线装置计算模型中包 括变压器油(OIL)、(OIP)和油浸纸(RIP)3种复合绝缘介质。

特高压换流变套管的电场与温度场计算对绝缘结构设计及优化具有指 导作用。开展电场计算需获取套管主绝缘材料复介电常数实部的具体数值， 开展热场计算则需套管主绝缘材料介质损耗角正切值与温度、频率的变化 关系。因此，需对油浸纸开展介电性能测量，并选取合适的理论模型，对 实测数据进行拟合处理，确定理论模型各个特征参数，得到介电性能参数 与温度、频率的定量表达式。

然而，现有技术在进行换流变压器出线装置结构优化时，往往仅依靠 经验进行分析，未考虑到油浸纸的温度、换流变压器出线装置的频率对油 浸纸介电常数的影响，从而导致数据分析准确度差、结构优化效果差；而 且，在进行计算处理时，利用很大的有限元区域数据进行分析，从而导致 收敛速度慢、计算效率低的问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种换流变压器出线装置多目 标结构优化方法，解决现有技术存在的结构优化效果差、计算效率低等问 题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种换流变压器出线装置多目标结构优化方法，包括以下步骤：

S1，处理油浸纸的性能参数：对换流变压器出线装置的油浸纸介电谱 频率依赖特性进行拟合，得到介电参数随电力设备频率f和油浸纸温度T变 化的定量变化关系；

S2，结构优化：将步骤S1得到的定量变化关系用于不同温度区域，得 到不同温度区域的介电常数；然后对介电常数进行赋值化处理，获得多物 理场参数；再基于多物理场参数，设定换流变压器出线装置结构。

作为一种优选的技术方案，步骤S1包括以下步骤：

S11，测量油浸纸的玻璃化转变温度Tg、频谱曲线、温谱曲线，做出介 电常数实部ε′和虚部ε″关于频率f和温度T的三维关系，从而得到介电谱图；

S12，对介电谱图进行逆向非线性数值拟合，拟合方法为：先拟合介电 常数虚部ε″数据，获取拟合参数近似值，并构建以介电谱图作为输入的H-N 方程；然后通过最小二乘法对H-N方程进行求解，拟合过程中按照直流电 导极化、α极化和β极化的次序；最后再应用介电常数实部ε′数据拟合得到 的H-N曲线。