【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变压器套管爆炸冲击激励计算领域，具体涉及油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法。
技术介绍
1、变压器套管是将变压器内部高、低压引线引到油箱外部的绝缘套管，不但作为引线对地绝缘，而且担负着固定引线的作用。因电压等级不同，绝缘套管有纯瓷套管、充油套管和电容套管等形式。在变压器运行中，由于套管长期通过负载电流，因此，变压器套管时常发生电弧放电故障。电弧放电在短时间内产生大量能量，致使变压器内部气体温度升高，气压增大，随后变压器内部压力增大，一旦压力超过变压器油箱所能承受的极限，变压器便会发生变形、破裂，最后引发爆炸事故，导致设备损坏，甚至火灾及人员伤亡。
2、通过研究分析油浸式变压器套管发生电弧放电故障时冲击激励对油浸式变压器套管防爆设计具有指导意义。现有技术中计算变压器套管爆炸内部压力方法有n-s控制方程、等效法等，这些方法并未直接描述变压器套管发生电弧放电后气体产生过程与气体状态，与变压器套管放电的实际情况有所区别。
3、在中国专利文献cn114861445a中记载了油浸式变压器安全防护计算方法和系统，计算方法主要涉及到故障变压器等效电路的建立和故障电能的计算，重点在计算内部变压器故障时的压力增量和气体产生量，未涉及到计算套管爆炸时的冲击激励值。该专利中的计算方法的核心理论、计算对象和计算方法的细节与本专利技术有所不同。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，通过描述实际气体状态的范德华方程
2、一种油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，包括以下步骤：
3、s1、测量油浸式变压器套管发生电弧放电时的放电电压、放电电流与放电持续时间；
4、s2、计算变压器套管发生电弧放电时产生的热量与油中气体吸收热能后的温度；
5、s3、引入范德华方程描述变压器油中气体状态，并根据气体摩尔体积与摩尔质量的转换关系，计算变压器油中气体内外压强差；
6、s4、结合高斯滤波器的冲击响应函数，计算油浸式变压器套管爆炸产生的冲击激励。
7、优选的方案中，步骤s2还包括以下步骤：
8、s21、计算变压器套管发生电弧放电时产生的热量与油中气体吸收热能后的温度。电弧放电产生的热量q包括放电直接产生的焦耳热qarc与变压器套管端部发生化学反应产生的热量qoxd。
9、根据能量守恒定律，电弧放电直接产生的焦耳热qarc由电弧放电产生的总电弧能量warc转化而来，总电弧能量warc是电弧电压uarc乘以电弧电流iarc后对时间的积分，即电弧能量可根据电弧长度、电弧电流与放电时间求得。
10、
11、其中，warc为电弧放电产生的总电弧能量；uarc为电弧放电的电弧电压；iarc为电弧放电的电弧电流；δt为电弧放电的持续时间。
12、qarc＝kheatwarc
13、其中，qarc为电弧放电产生的焦耳热，kheat为传热系数；
14、金属在放电时会发生化学反应，
15、qoxd＝qqarc
16、其中，qoxd为变压器套管端部发生化学反应产生的热量，金属发生氧化反应产生的热量qoxd约为电弧放电产生的焦耳热qarc的q倍，通过化学反应产生的热量并不会完全被变压器油吸收，
17、q＝qoxd+a％qarc
18、其中，q为电弧放电产生的总热量，a％为化学反应产生的热量的吸收率。
19、以变压器套管端部材料是铜为例，放电时会发生如下金属反应：
20、cu+1/2o2＝cuo+155kj/mol
21、cu+o2＝cuo2+168kj/mol
22、当放电电流较大时(大于10ka)，铜发生氧化反应产生的热量qoxd约为电弧放电产生的焦耳热qarc的0.075倍，即：
23、qoxd＝0.075×qarc
24、其中，qoxd为变压器套管端部发生化学反应产生的热量。
25、通过化学反应产生的热量并不会完全被变压器油吸收，该热量的吸收率取48％。
26、q＝qarc+0.48qoxd
27、其中，q为电弧放电产生的总热量。
28、优选的方案中，步骤s2还包括以下步骤：
29、s22、假设变压器油中产生气体后气体体积恒定，变压器油中气体吸收热能后温度升高。
30、q＝cvmgastgas
31、
32、其中，mgas为变压器油中产生的气体的质量；cv为气体的定容比热；tgas为变压器油中气体内部温度。
33、优选的方案中，步骤s3还包括以下步骤：
34、s3l、计算变压器油中气体内部压力，由于气体处于高温高压的状态，因此，采用具有普适性的范德华方程，范德华方程对理想气体状态方程进行了改进，引入理想气体状态方程所忽略的气体分子自身大小和分子之间的相互作用力，使其能够更好地描述气体的宏观状态，范德华方程的具体形式为：
35、
36、其中，pgas为气体内部的压强；vm为气体摩尔体积；a为度量分子间 引力的参数(范德华常数)；b为1摩尔分子本身包含的体积之和(范德华常数)；r为理想气体常数。
37、范德华方程中的气体摩尔体积vm与气体的摩尔质量μ的转换关系为：
38、
39、其中，vgas为变压器油中产生的气体的体积。
40、优选的方案中，步骤s3还包括：
41、s32、根据气体摩尔体积与摩尔质量的转换关系，确立变压器油中气体内部压强与电弧能量、气体体积等参数的关系，其表达式为：
42、
43、优选的方案中，步骤s3还包括：
44、s33、根据步骤s11与步骤s23所求结果，联立下列四个方程。
45、
46、vgas＝0.441n(warc+5474.3)-3.8
47、
48、
49、其中，δp为变压器油中气泡内外表面的压强差；poil为变压器油在气泡处的压强；σoil为变压器油表面张力系数；γgas为气泡表面的曲率半径。
50、最终可求得变压器油中气泡内外压强差为：
51、
52、优选的方案中，步骤s4还包括：
53、s41、由于电弧放电过程时间短，能量大，可采用高斯滤波器的冲击响应来描述电弧放电过程，高斯滤波器的冲击响应的函数表达式为：
54、
55、优选的方案中，步骤s4还包括：
56、s42、结合高斯滤波器的冲击响应函数计算油浸式变压器套管爆炸产生的冲击激励。
57、
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1.一种油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是：步骤S2中还包括以下步骤：电弧放电产生的热量Q包括放电直接产生的焦耳热Qarc与变压器套管端部发生化学反应产生的热量Qoxd；
3.根据权利要求1所述油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是：步骤S2中还包括以下步骤：计算变压器油中气体吸收热量后的温度，变压器油中产生气体后气体体积恒定，变压器油中气体吸收热能后温度升高：
4.根据权利要求1所述油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是：步骤S3还包括以下步骤：计算变压器油中气体内部压力，采用范德华方程，具体形式为：
5.根据权利要求1所述油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是：步骤S3还包括以下步骤：根据气体摩尔体积与摩尔质量的转换关系，确立变压器油中气体内部压强与电弧能量、气体体积的关系，其表达式为：
6.根据权利要求1所述油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是：步骤S3还包括以下步骤：联立下
7.根据权利要求1所述油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是：步骤S4还包括以下步骤：采用高斯滤波器的冲击响应来描述电弧放电过程，高斯滤波器的冲击响应的函数表达式为：
8.根据权利要求1所述油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是：步骤S4还包括以下步骤：结合高斯滤波器的冲击响应函数计算油浸式变压器套管爆炸产生的冲击激励：
...【技术特征摘要】
1.一种油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是：步骤s2中还包括以下步骤：电弧放电产生的热量q包括放电直接产生的焦耳热qarc与变压器套管端部发生化学反应产生的热量qoxd；
3.根据权利要求1所述油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是：步骤s2中还包括以下步骤：计算变压器油中气体吸收热量后的温度，变压器油中产生气体后气体体积恒定，变压器油中气体吸收热能后温度升高：
4.根据权利要求1所述油浸式变压器套管爆炸冲击激励的计算方法，其特征是：步骤s3还包括以下步骤：计算变压器油中气体内部压力，采用范德华方程，具体形式为：
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜岚，陈云桥，张迎春，王茜雯，关天宇，曹芝滔，叶卿辰，王清源，陶文心，黄荥，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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