【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电场分布计算，特别涉及一种绝缘结构电场分布计算方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、变压器是一种利用电磁感应原理改变交流电压的装置，其主要用于改变交流电源的电压，以便将其适用于不同的电子设备或电力传输系统，变压器广泛应用于电力系统、工业自动化、交通运输等领域，是电力电子设备和系统中不可或缺的关键设备，换流变压器是一种特殊的变压器，主要用于高压直流(hvdc)输电系统或背靠背换流站中，实现交流电与直流电之间的相互变换。
2、变压器的绝缘结构是确保其正常运行和防止电气故障的重要组成部分，变压器的绝缘结构主要分为内绝缘和外绝缘两大类，其中内绝缘又分为主绝缘和纵绝缘，换流变压器由于阀侧绕组承受交、直流叠加电压，导致绝缘结构中电场分布情况相较于交流变压器更为复杂，使其故障率高举不下，目前主流的绝缘结构设计方法忽略了电场、温度等对油纸材料电导率的影响，不适用于含有大量直流电压的换流变压器阀侧主绝缘结构。
3、因此，如何提供一种绝缘结构电场分布计算方法、系统、设备及介质，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种绝缘结构电场分布计算方法、系统、设备及介质，以解决现有技术中主流的绝缘结构设计方法忽略了电场、温度等对油纸材料电导率的影响，不适用于含有大量直流电压的换流变压器阀侧主绝缘结构的问题。
2、为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或
3、根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种绝缘结构电场分布计算方法。
4、在一个实施例中，绝缘结构电场分布计算方法，包括：
5、基于预先构建的油纸绝缘材料测试平台，对油纸绝缘材料进行电导率测试，并根据测试结果获取油纸绝缘材料电导率；
6、基于离子迁移注入过程与自由离子度浓度，分析油纸绝缘材料电导率与场强及温度之间的依赖关系，并根据依赖关系获取油纸绝缘导电率的场强温度依赖性量化关系模型；
7、将油纸绝缘电导率的场强温度依赖性量化关系模型与偏微分方程融合，并基于融合结果计算油纸电导率电热耦合特性下的绝缘结构的电场分布。
8、在一个实施例中，基于预先构建的油纸绝缘材料测试平台，对油纸绝缘材料进行电导率测试，并根据测试结果获取油纸绝缘材料电导率包括：
9、选用上位机、静电机与电阻测试仪作为油纸绝缘材料测试平台构建的基础，基于直流阶跃电压激励测试法设定电压激励方式，并将静电计作为待测试样品的电流信号采集设备，得到油纸绝缘材料测试平台；
10、按照设定的型号信息选取绝缘油与绝缘纸板作为测试对象，并对绝缘油与绝缘纸板分别实施试验前处理，基于试验前处理结果得到油纸绝缘材料；
11、利用油纸绝缘材料测试平台与绝缘电导率测试规则分别对绝缘油与绝缘纸板进行电导率测试，并根据测试结果求取绝缘油与绝缘纸板的绝缘导电率。
12、在一个实施例中，基于离子迁移注入过程与自由离子度浓度，分析油纸绝缘材料电导率与场强及温度之间的依赖关系，并根据依赖关系获取油纸绝缘导电率的场强温度依赖性量化关系模型包括：
13、通过库仑吸引力分析绝缘油中的自由离子迁移过程与离子注入过程，并根据迁移注入过程分析绝缘油导电率与电场强度之间的关系，基于关系结果生成绝缘油电导率的场强依赖性关系式；
14、基于绝缘油电导率的场强依赖性关系式分析场强对绝缘纸导电率的影响，并根据影响结果获取绝缘纸导电率的场强依赖性关系式；
15、分析不同温度对绝缘油与绝缘纸板的自由离子浓度与离子牵引率的影响关系，并基于影响关系获取油纸绝缘电导率的场强温度依赖性量化关系模型。
16、在一个实施例中，通过库仑吸引力分析绝缘油中的自由离子迁移过程与离子注入过程，并根据迁移注入过程分析绝缘油导电率与电场强度之间的关系，基于关系结果生成绝缘油电导率的场强依赖性关系式包括：
17、在库仑吸引力与分子热运动的作用下分析绝缘油内自由离子间的吸引缔合状况，并基于吸引缔合状况分析绝缘油中的解离复合平衡过程，得到绝缘油内自由离子迁移过程；
18、基于自由离子逃逸速率常数计算绝缘油电流密度大小，根据计算结果判断自由离子在注入过程与迁移过程中对绝缘油导电率的影响机理；
19、基于影响机理分析绝缘油导电率与电场强度之间的关系，并根据关系结果生成绝缘油电导率的场强依赖性关系式。
20、在一个实施例中，绝缘油电导率的场强依赖性关系式为：
21、
22、式中，σ(e)表示绝缘油电导率的场强依赖性关系，e表示电场强度，σ表示电导率，k+与k-分别表示正负自由离子的迁移率，e0表示电子电荷，kd(e)表示解离复合平衡未被打破时的绝缘油电导率，kr表示解离系数，km(e)表示离子迁移率对绝缘油中自由离子浓度削减的速率，v0表示绝缘油中的离子对浓度，表示界面电荷的密度，kes表示界面离子逃逸速率常数。
23、在一个实施例中，将油纸绝缘电导率的场强温度依赖性量化关系模型与偏微分方程融合，并基于融合结果计算油纸电导率电热耦合特性下的绝缘结构的电场分布包括：
24、基于换流变压器绝缘结构的运行工况进行热流耦合计算，根据计算结果获取主绝缘结构中的稳态温度场分布；
25、基于偏微分方程与油纸绝缘电导率的场强温度依赖性量化关系模型建立直流电场分布求解方程进行油纸电导率电热耦合特性下绝缘结构电场分布计算；
26、根据分布结果分析在场强与温度影响下的油纸绝缘电导率，获取电热耦合作用对电场分布的影响，并基于影响结果建立换流变压器阀侧主绝缘结构。
27、在一个实施例中，基于换流变压器绝缘结构的运行工况进行热流耦合计算，根据计算结果获取主绝缘结构中的稳态温度场分布包括：
28、基于换流变压器绝缘结构的运行工况获取绝缘结构网侧与阀侧绕组的等效电阻，并根据等效电阻获取电阻损耗与涡流损耗；
29、基于绕组导线中的电流密度获取涡流损耗与绕组直流损耗之间的损耗系数，将损耗系数与能量守恒方程融合进行实施热流耦合计算，并根据计算结果获取主绝缘结构中的稳态温度场分布。
30、在一个实施例中，损耗系数的计算公式为：
31、
32、式中，kw表示损耗系数，k表示与电阻率相关的参数，a表示导线厚度，d表示绕组导线中的电流密度，bmr表示主漏磁通通道中的漏磁密度最大值，f表示频率。
33、根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种绝缘结构电场分布计算系统。
34、在一个实施例中，绝缘结构电场分布计算系统，包括：
35、油纸绝缘材料电导率计算单元，用于基于预先构建的油纸绝缘材料测试平台，对油纸绝缘材料进行电导率测试，并根据测试结果获本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，该计算方法包括：
2.根据权利要求1所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述基于预先构建的油纸绝缘材料测试平台，对油纸绝缘材料进行电导率测试，并根据测试结果获取油纸绝缘材料电导率包括：
3.根据权利要求2所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述基于离子迁移注入过程与自由离子度浓度，分析油纸绝缘材料电导率与场强及温度之间的依赖关系，并根据依赖关系获取油纸绝缘导电率的场强温度依赖性量化关系模型包括：
4.根据权利要求3所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述通过库仑吸引力分析绝缘油中的自由离子迁移过程与离子注入过程，并根据迁移注入过程分析绝缘油导电率与电场强度之间的关系，基于关系结果生成绝缘油电导率的场强依赖性关系式包括：
5.根据权利要求4所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述绝缘油电导率的场强依赖性关系式为：
6.根据权利要求5所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述将油纸绝缘电导率的场强温度依赖性量化关系模型与偏微分方程融合，并基于
7.根据权利要求6所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述基于换流变压器绝缘结构的运行工况进行热流耦合计算，根据计算结果获取主绝缘结构中的稳态温度场分布包括：
8.根据权利要求7所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述损耗系数的计算公式为：
9.一种绝缘结构电场分布计算系统，其特征在于，所述分布计算系统包括：
10.根据权利要求9所述的绝缘结构电场分布计算系统，其特征在于，所述油纸绝缘材料电导率计算单元包括：
11.根据权利要求10所述的绝缘结构电场分布计算系统，其特征在于，所述依赖性量化关系模型获取单元包括：
12.根据权利要求11所述的绝缘结构电场分布计算系统，其特征在于，所述绝缘油依赖性获取模块在通过库仑吸引力分析绝缘油中的自由离子迁移过程与离子注入过程，并根据迁移注入过程分析绝缘油导电率与电场强度之间的关系，基于关系结果生成绝缘油电导率的场强依赖性关系式时，在库仑吸引力与分子热运动的作用下分析绝缘油内自由离子间的吸引缔合状况，并基于吸引缔合状况分析绝缘油中的解离复合平衡过程，得到绝缘油内自由离子迁移过程；基于自由离子逃逸速率常数计算绝缘油电流密度大小，根据计算结果判断自由离子在注入过程与迁移过程中对绝缘油导电率的影响机理；基于影响机理分析绝缘油导电率与电场强度之间的关系，并根据关系结果生成绝缘油电导率的场强依赖性关系式。
13.根据权利要求12所述的绝缘结构电场分布计算系统，其特征在于，所述绝缘油电导率的场强依赖性关系式为：
14.根据权利要求13所述的绝缘结构电场分布计算系统，其特征在于，所述绝缘结构电场分布计算单元包括：
15.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，该计算方法包括：
2.根据权利要求1所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述基于预先构建的油纸绝缘材料测试平台，对油纸绝缘材料进行电导率测试，并根据测试结果获取油纸绝缘材料电导率包括：
3.根据权利要求2所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述基于离子迁移注入过程与自由离子度浓度，分析油纸绝缘材料电导率与场强及温度之间的依赖关系，并根据依赖关系获取油纸绝缘导电率的场强温度依赖性量化关系模型包括：
4.根据权利要求3所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述通过库仑吸引力分析绝缘油中的自由离子迁移过程与离子注入过程，并根据迁移注入过程分析绝缘油导电率与电场强度之间的关系，基于关系结果生成绝缘油电导率的场强依赖性关系式包括：
5.根据权利要求4所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述绝缘油电导率的场强依赖性关系式为：
6.根据权利要求5所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述将油纸绝缘电导率的场强温度依赖性量化关系模型与偏微分方程融合，并基于融合结果计算油纸电导率电热耦合特性下的绝缘结构的电场分布包括：
7.根据权利要求6所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述基于换流变压器绝缘结构的运行工况进行热流耦合计算，根据计算结果获取主绝缘结构中的稳态温度场分布包括：
8.根据权利要求7所述的绝缘结构电场分布计算方法，其特征在于，所述损耗系数的计算公式为：
9.一种绝缘结构电场分布计算系统，其特征在于，所述分布计算系统包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建，朱孟兆，王学磊，顾朝亮，朱文兵，李龙龙，王绪成，朱庆东，许伟，伊锋，高志新，辜超，李杰，刘萌，林颖，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。