阅读说明：本技术 基于静态法的干式绝缘设备活化能获取方法 (Method for acquiring activation energy of dry-type insulation equipment based on static method ) 是由 张心洁 张鑫 郗晓光 刘力卿 马昊 王伟 张弛 李佳龙 马小光 朱旭亮 于 2019-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于静态法的干式绝缘设备活化能获取方法,所述方法将静态法与阿伦尼乌斯方程相结合,能够从热失重实验数据实现活化能的准确测取,为干式绝缘设备老化状态评估奠定了基础。本申请结合静态法具有如下优点：1、实验和仪器简单,通过常规的DTG分析结果即可求取活化能；2、原理明确,计算简便,活化能计算结果认可度高,可以用于干式绝缘设备老化程度和剩余寿命的定量评估。3、在干式绝缘材料老化过程中不伴有热效应的老化阶段,活化能计算的准确度较高。(The invention discloses a method for acquiring activation energy of dry-type insulation equipment based on a static method, which combines the static method with an Allen-nius equation, can realize accurate measurement of the activation energy from thermogravimetric experiment data and lays a foundation for evaluating the aging state of the dry-type insulation equipment. The application has the following advantages by combining the static method: 1. the experiment and the instrument are simple, and the activation energy can be obtained through the conventional DTG analysis result; 2. the principle is clear, the calculation is simple and convenient, the recognition degree of the activation energy calculation result is high, and the method can be used for quantitatively evaluating the aging degree and the residual life of the dry-type insulation equipment. 3. The calculation accuracy of the activation energy is higher in the aging stage without thermal effect in the aging process of the dry insulating material.)

基于静态法的干式绝缘设备活化能获取方法

技术领域

本发明涉及变压器运维和试验技术领域，具体地说是一种基于静态法的干式绝缘设备活化能获取方法。

背景技术

阿伦尼乌斯认为，在化学反应中存在两类分子，一是活化分子，二是非活化分子。前者能量比后者高出Ea，它就是活化能。以蔗糖反应为例，非活化蔗糖分子不能引起反应，只有它吸收能量Ea变成活化蔗糖分子，才发生反应。具体到输变电设备的干式绝缘材料中，绝缘性能良好的干式绝缘材料与绝缘劣化或即将劣化的干式绝缘材料活化能存在差值，这个差值的大小表示了材料下一步的劣化趋势。因此通过测取干式绝缘材料活化能可以检测其绝缘老化程度。经检索，目前尚无可以应用于干式绝缘设备的活化能获取方法。

静态法是在恒温恒压条件下测量反应的速率方程及速率常数与温度的关系的方法，对于反应阶段相对稳定、反应机理明确的化学反应，静态法具有原理简单、计算简便的特点。本专利将静态法与阿伦尼乌斯方程相结合，提出了一种基于静态法的干式绝缘设备活化能获取方法，该方法能够从热失重实验数据实现活化能的准确测取，为干式绝缘设备老化状态评估奠定了基础。

发明内容

为了满足上述现有技术中对干式绝缘设备的活化能获取的需求，本发明的目的是提供一种基于静态法的干式绝缘设备活化能获取方法。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种基于静态法的干式绝缘设备活化能获取方法，

在干式绝缘设备的热老化反应中存在如下假设：环氧树脂聚合物反应过程仅取决于转化率α和温度T，这两个参数是相互独立的，在不定温、非均相反应的动力学方程可以表示为以下形式：

式(1)中，t为时间，k(T)为速率常数的温度关系式，f(α)为反应机理函数；

对于干式绝缘设备现场运行老化过程中，不同的老化阶段是明确分离的；对于其中某一个老化阶段，老化反应是一种单一化学反应；静态法是一种在恒温恒压条件下，测量单一化学反应的速率方程及速率常数与温度的关系的方法；

对于恒温恒压的前提，式(1)中的k(T)是不随时间变化的恒定值，可以记为：

k(T)＝C (2)

上式中C为常数；

基于静态法的活化能计算方法分为以下两种情况说明：

(a)反应机理函数已知时，对方程(1)进行积分得：

用阿伦尼乌斯公式来描述式(3)中的k(T)，可得到：

因为α和t已知，反应机理函数f(α)也是已知的，只要取两组不同的α和t就可以构成化学反应活化能E和指前因子A的二元方程组，从而求得活化能E；

(b)反应机理函数未知，同样对方程(1)积分可得：

在反应温度为T₁时，选定反应转化率α与它对应的时间是t₁，上述方程将变为：

在反应温度为T₂时，选定反应转化率α与它对应的时间是t₂，上述方程将变为：

因为是同一个反应，反应函数f(α)是一样的，反应的转化率也是一样的，那么

就是相等的，将两式相减就可得到：

k(T₁)t₁＝k(T₂)t₂ (8)

用阿伦尼乌斯公式来描述式(8)中的k(T)，可得到

对式(9)求解，就可以求出反应的化学反应活化能E。

与现有技术相比，本发明的有益效果为，使用本发明提出的基于静态法的干式绝缘设备活化能获取方法，可以在热失重试验基础上，对干式绝缘设备绝缘材料活化能进行定量计算；

另外结合静态法，具有如下优点：

1.实验和仪器简单，通过常规的DTG分析结果即可求取活化能；

2.原理明确，计算简便，活化能计算结果认可度高，可以用于干式绝缘设备老化程度和剩余寿命的定量评估。

3.在干式绝缘材料老化过程中不伴有热效应的老化阶段，活化能计算的准确度较高。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

热失重就是通过对物质加热，使物质逐渐挥发、分解，测量他随温度升高的重量的变化。这样可以用来测定物质的某些物理性质，如分解温度，熔点之类的参数。在热失重实验的基础上，可以推导出基于静态法的干式绝缘设备活化能获取方法。

在干式绝缘设备的热老化反应中存在如下假设：环氧树脂聚合物反应过程仅取决于转化率α和温度T，这两个参数是相互独立的，在不定温、非均相反应的动力学方程可以表示为以下形式：

式(1)中，t为时间，k(T)为速率常数的温度关系式，f(α)为反应机理函数。

对于干式绝缘设备现场运行老化过程中，不同的老化阶段是明确分离的。对于其中某一个老化阶段，老化反应是一种单一化学反应。静态法是一种在恒温恒压条件下，测量单一化学反应的速率方程及速率常数与温度的关系的方法。

对于恒温恒压的前提，式(1)中的k(T)是不随时间变化的恒定值，可以记为：

k(T)＝C (2)

上式中C为常数。

基于静态法的活化能计算方法分为以下两种情况说明：

(a)反应机理函数已知时，对方程(1)进行积分得：

用阿伦尼乌斯公式来描述式(7)中的k(T)，可得到

因为α和t已知，反应机理函数f(α)也是已知的，只要取两组不同的α和t就可以构成化学反应活化能E和指前因子A的二元方程组，从而求得活化能E。

(b)反应机理函数未知，同样对方程(1)积分可得

在反应温度为T₁时，选定反应转化率α与它对应的时间是t₁，上述方程将变为

在反应温度为T₂时，选定反应转化率α与它对应的时间是t₂，上述方程将变为

因为是同一个反应，反应函数f(α)是一样的，反应的转化率也是一样的，那么

就是相等的，将两式相减就可得到

k(T₁)t₁＝k(T₂)t₂ (8)

用阿伦尼乌斯公式来描述式(8)中的k(T)，可得到

对式(9)求解，就可以求出反应的化学反应活化能E。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。