阅读说明：本技术 基于fwo法的干式绝缘设备活化能获取方法 (Method for acquiring activation energy of dry-type insulating equipment based on FWO method ) 是由 张鑫 张心洁 段明辉 姚创 *** 马昊 王伟 张弛 马小光 王洋 于 2019-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于FWO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。该方法是一种多升温速率法,通过利用一组环氧树脂试样测得的TG和DTG曲线图谱,计算绝缘材料活化能。另外,结合FWO法的优势在于：1.可以完整测取同一样品整个热老化进程中的活化能变化量,试验简便,检测效率高；2.避免了样本之间差异性对计算结果的影响,计算结果更加准确。(The invention discloses a method for acquiring activation energy of dry-type insulation equipment based on a FWO method, which can quantitatively calculate the activation energy of an insulation material of the dry-type insulation equipment on the basis of a thermal weight loss test. The method is a multi-heating-rate method, and the activation energy of the insulating material is calculated by utilizing TG and DTG curve maps measured by a group of epoxy resin samples. In addition, the advantages of combining the FWO method are: 1. the activation energy variation of the same sample in the whole thermal aging process can be completely measured, the test is simple and convenient, and the detection efficiency is high; 2. the influence of the difference between the samples on the calculation result is avoided, and the calculation result is more accurate.)

基于FWO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FWO法的干式绝缘设备活化能获取方法。

背景技术

干式绝缘是电力系统中最常见的固体绝缘方式，一般干式绝缘设备是指用环氧树脂浇筑、固化形成主绝缘层的设备，常见的干式绝缘设备有干式变压器、干式电压互感器、干式空心电抗器等。

人们普遍认为干式绝缘设备绝缘性能稳定，绝缘缺陷较少，但是近年来，干式绝缘设备缺陷和故障率居高不下，超过了油浸式绝缘设备。针对此问题，有必要开展干式绝缘设备绝缘性能检测。但是受制于固体绝缘特性，干式绝缘性能的检测方法很少，在实际应用中效果较差。针对上述问题，部分研究人员从绝缘材料本质化学特性角度入手，提出了基于活化能定量表征的干式绝缘性能检测方法。在该方法中，干式绝缘活化能测定是问题的关键。

FWO法全称为flynn-wall-ozawa方法，是一种积分动态法，一般用于求解无化学反应机理函数条件下的化学反应动力学参数。结合干式绝缘材料在热电联合场景下的老化特点，本专利将FWO法引入干式绝缘设备化学反应活化能求取领域，提出了一种基于FWO法的干式绝缘设备活化能获取方法，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干式绝缘活化能测定的需求，本发明的目的在于提供一种基于FWO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FWO法的干式绝缘设备活化能获取方法，

根据阿伦尼乌斯关于物质活化能的定义，给出非均相体系在非定温条件下常用动力学方程式，如式(1)：

β＝dT/dt (2)

式中，k表示化学反应速率；A为与被评估化学反应速率相关的恒定系数；R为普适气体常数；T为温度，α为化学反应转化率，E_a为化学反应的活化能，f(α)为反应机理函数，β为升温速率。

对式(1)进行积分，可得

其中T₀为反应开始的温度，考虑到开始反应时，温度T₀较低，反应速率很小，可忽略不计，则上述方程可写为

令

由

知

于是可将式(4)转化为

式中E/R为常数，则解温度积分的问题就变为寻找函数

的问题，

在此处使用Doyle近似式

p_D(u)＝0.00484e^-1.0516u

联立方程(7)和(8)可得：

方程(9)中的活化能E能够用以下两种方法求得：

(1)由于不同β下各热谱峰顶温度的T_p处各α值近似相等，因此在0～α_p范围内值

都是相等的，因此lgβ与

成线性关系，斜率为

则由斜率能够求得E值；

(2)由于在不同的β下，选择相同的α，则

是恒定值，因此1gβ与

成线性关系，斜率为

则由斜率能够求得E值。

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FWO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。该方法是一种多升温速率法，通过利用一组环氧树脂试样测得的TG和DTG曲线图谱，计算绝缘材料活化能。

另外，结合FWO法的优势在于：

1.可以完整测取同一样品整个热老化进程中的活化能变化量，试验简便，检测效率高；

2.避免了样本之间差异性对计算结果的影响，计算结果更加准确。

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。

实施例

基于FWO法的干式绝缘设备活化能测取方法需要一组相同的环氧树脂试样，为了尽量降低各个试样之间的差异性对测试结果的影响，在试样提取时应尽量选择不同位置、大小和形状的环氧树脂试样，取样后研磨成粉末，混合后均分，形成性状一致且覆盖干式绝缘设备各部位的绝缘材料试样。

具体方法如下：

根据阿伦尼乌斯关于物质活化能的定义，给出非均相体系在非定温条件下常用动力学方程式，如式(1)：

β＝dT/dt (2)

式中，k表示化学反应速率；A为与被评估化学反应速率相关的恒定系数；R为普适气体常数；T为温度，α为化学反应转化率，E_a为化学反应的活化能，f(α)为反应机理函数，β为升温速率。

对式(1)进行积分，可得

其中T₀为反应开始的温度，考虑到开始反应时，温度T₀较低，反应速率很小，可忽略不计，则上述方程可写为

令

由知

于是可将式(4)转化为

式中E/R为常数，则解温度积分的问题就变为寻找函数

的问题，

在此处使用Doyle近似式

p_D(u)＝0.00484e^-1.0516u

联立方程(7)和(8)可得：

方程(9)中的活化能E能够用以下两种方法求得：

(1)由于不同β下各热谱峰顶温度的T_p处各α值近似相等，因此在0～α_p范围内值

都是相等的，因此lgβ与

成线性关系，斜率为

则由斜率能够求得E值；

(2)由于在不同的β下，选择相同的α，则

是恒定值，因此1gβ与

成线性关系，斜率为则由斜率能够求得E值。

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。