[发明专利]基于材料绝缘寿命的高频变压器出厂绝缘试验电压测定方法

摘要

一种基于材料绝缘寿命的高频变压器出厂绝缘试验电压测定方法，其特征是：利用试验平台对绕组绝缘材料进行耐压试验，基于V‑t特性计算1min击穿电压，提取电老化速率最快材料所对应1min击穿电压与变压器预期寿命对应击穿电压的比值k1，结合工频‑高频击穿电压换算系数p，获得高频、工频试验条件下外施耐压试验电压建议值U1、U1′；基于Weibull分布获得击穿电压‑频率(V‑f)特性，计算额定频率与b倍频下的特征击穿电压的比值k2，分别确定高频、工频试验系统下的高频变压器感应耐压试验电压建议值U2、U2′。该方法得到的试验电压建议值对工频、高频试验条件下高频变压器出厂试验均适用，具有良好的工程应用价值。

主权项

1.一种基于材料绝缘寿命的高频变压器出厂绝缘试验电压测定方法，其特征是：所述的测定方法步骤如下：步骤一：根据高频变压器绕组使用的绝缘材料种类、型号及实际绝缘厚度选取绝缘材料，分别利用工频、高频绝缘试验平台测试所选的每一种绝缘材料在0.5kV/s匀速升压法下的击穿电压，获得工频下击穿电压值U_s′及1～20kHz范围内j种频率下一系列击穿电压值U_si，其中，i表示1～20kHz范围内频率点由低到高的排序，即[i＝1,2,3…j]；步骤二：分别选取95％U_s、90％U_s、85％U_s、80％U_s、75％U_s、70％U_s作为试验加压值，通过恒压试验获得步骤一所选绝缘材料在不同频率下的击穿时间数据集，U_s为绝缘材料在0.5kV/s匀速升压方法下测量的击穿电压值；步骤三：基于乘幂函数模型，即：t·Vⁿ＝C                                   (1)式中，t为材料的耐压时间，V为击穿电压值，n为电老化寿命指数，C为常数；拟合出步骤一所选绝缘材料在每一种频率下的V‑t特性曲线，找到每一种频率下电老化寿命指数n值最小的绝缘材料，提取该材料所对应的V‑t曲线；步骤四：利用步骤三提取的V‑t曲线对应的V‑t特征关系式，分别计算工频下1min耐压值U_1min′与高频下1min耐压值U_1mini[i＝1,2,3…j]，计算工频试验耐压值与高频试验耐压值的换算系数p_i，即：p_i＝U′_1min/U_1mini                               (2)利用V‑t曲线计算j种频率下变压器预期寿命对应耐压值U_yi[i＝1,2,3…j]，其中，j为试验频率的样本点总数；计算绝缘材料的1min耐压与长期运行耐压比值k_1i，并将其等效为高频变压器的1min耐压与预期寿命耐压U_yi之比；k_1i＝U_1mini/U_yi                                (3)式中，k_1i为绝缘材料的1min耐压值与长期运行耐压的比值，U_1mini为高频条件下材料的1min耐压值，U_yi为变压器预期寿命对应的耐压值；步骤五：依据高频变压器特定的最高运行电压U_m及额定运行频率，计算高频变压器的出厂试验1min外施耐压试验电压值U₁，即：式中，U₁为高频变压器的1min外施耐压试验电压，k₁为材料1min耐压与长期运行耐压的比值，U_m为高频变压器的最高运行电压值，U_1min为高频下材料的1min耐压值，U_y为高频变压器预期寿命对应的耐压值；步骤六：以50％U_si为起始电压，采用升压梯度为ΔU＝0.5kV、升压速率为0.2kV/s、时间间隔Δt＝60s开展逐级升压绝缘试验，基于双参数Weibull分布对击穿数据进行处理，拟合计算特征击穿电压值α；绘制每种绝缘材料特征击穿电压随频率变化的V‑f特性曲线；其中，U_si为绝缘材料在0.5kV/s匀速升压方法下测量的击穿电压值；步骤七：求取每种材料在额定频率与b倍频下的特征击穿电压比值k_2i，对于总共z种待测绝缘材料，取系数k₂为：步骤八：结合设备的1min耐压试验电压值U₁与b倍频下的特征击穿电压比值k₂，计算高频变压器感应耐压试验电压值U₂，即：U₂＝U₁·k₂                                 (6)步骤九：若U₂＞b·U_m，则表示仍难以达到高频变压器感应耐压试验电压值U₂，此时应继续增大频率倍数b值，并返回步骤七，直至U₂≤b·U_m，此时U₂值即为高频变压器感应耐压出厂试验建议加压值；其中，U_m为高频变压器的最高运行电压。