CN115932502A - 一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法 - Google Patents
一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法，包括搭建试验平台，改变试验箱内的环境温度和湿度，然后将环氧树脂穿墙套管内导电母排两端电压升至试验电压，由工作电流测试仪测得环氧树脂穿墙套管在不同环境湿度和温度下的工作电流，并通过优化算法对环氧树脂穿墙套管工作电流的理论计算公式进行优化，最后对环氧树脂穿墙套管的绝缘状态进行评估；本发明的有益效果在于提供了一种湿热环境下环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法，并搭建了试验平台，能实现不同环境温度及湿度下环氧树脂穿墙套管绝缘状态的评价，为开关柜的可靠运行提供重要保障。
Description
技术领域
本发明属于开关柜绝缘技术领域，特别是一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法。
背景技术
随着用电负荷的增加，用户对电力系统的可靠运行提出了更高要求，开关柜作为配网中的关键设备，其运行状态严重影响电力系统的安全运行。环氧树脂穿墙套管是开关柜绝缘的核心部件之一，其绝缘状态严重影响整个开关柜的运行状态，并且随着开关柜运行时间的增加，环氧树脂穿墙套管内部缺陷累积发展，产生绝缘故障的概率非常大，给人民的生活带来恶劣影响。
目前对湿热情况下环氧树脂穿墙套管绝缘性能造成的损害的相关研究很少，因此本发明搭建了一个在湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估试验平台，并基于此平台提出了一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法，可准确对开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态进行评估，进一步保障电力系统供电的可靠性。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法，实现本发明目的的技术方案如下：
一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估平台，该平台包括：上位机、试验电压控制器、试验电压发生器、试验箱、环氧树脂穿墙套管、导电母排、试验电极、空腔、接地装置一、接地装置二、工作电流测试仪、接地网、数据采集器、智能化湿度调控设备、湿度调节仪、湿度传感器一、湿度传感器二、新型控温设备、温度调节系统、温度传感器一、温度传感器二；
所述智能化湿度调控设备的控制端与湿度调节仪相连，智能化湿度调控设备的反馈端与湿度传感器一、湿度传感器二相连，智能化湿度调控设备的数据输出端与上位机相连；
所述新型控温设备的控制端与温度调节系统相连，新型控温设备的反馈端与温度传感器一、温度传感器二相连，新型控温设备的数据输出端与上位机相连；
所述试验电压发生器的接地端与接地装置一相连，试验电压发生器的信号输入端与试验电压控制器的控制端相连，试验电压发生器的输出端与导电母排左端相连，导电母排右端与接地装置二相连，试验电压控制器的输入端与上位机相连；
所述环氧树脂穿墙套管内部包含空腔和导电母排，环氧树脂穿墙套管的试验电极与工作电流测试仪的电流输入端子IB相连，工作电流测试仪的接地端子E与接地网相连，工作电流测试仪的信号输出端子O与数据采集器相连，数据采集器与上位机相连；
所述环氧树脂穿墙套管、导电母排、试验电极、湿度调节仪、湿度传感器一、湿度传感器二、温度调节系统、温度传感器一、温度传感器二均固定在试验箱内部；
所述的一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过上位机向新型控温设备发出试验温度设定信号，新型控温设备控制温度调节系统将试验箱内的环境温度设置为T℃，温度传感器一、温度传感器二实时反馈试验箱内的环境温度Tr℃至新型控温设备，直至T-Tr≤ΔTB；
S2：通过上位机向智能化湿度调控设备发出试验湿度设定信号，智能化湿度调控设备控制湿度调节仪将试验箱内的环境湿度百分比设置为w％RH，湿度传感器一、湿度传感器二实时反馈试验箱内环境湿度百分比wr％RH至智能化湿度调控设备，直至w-wr≤ΔwB；
S3：打开试验电压发生器，通过上位机向试验电压控制器发出试验电压设定信号，试验电压控制器控制试验电压发生器将环氧树脂穿墙套管中导电母排两端的电压迅速升至试验电压值U，工作电流测试仪测量此时环氧树脂穿墙套管的工作电流I，数据采集器采集环氧树脂穿墙套管的工作电流I，并将数据传输至上位机保存；
S4：通过新型控温设备控制温度调节系统以每间隔ΔT℃改变试验箱内的环境温度，然后在每一个环境温度Tj下通过智能化湿度调控设备控制湿度调节仪以每间隔Δw％RH的湿度百分比改变试验箱内的环境湿度，并重复步骤S3，进行N次试验；
S5：计算得出环氧树脂穿墙套管的工作电流值Ii：
式中，w为环境湿度百分比，y为线性误差因子，λ为积分变量，k为环境温度影响系数，Tj为第j次试验箱内的环境温度，Ts为基准环境温度；
S6：采用优化算法对公式(1)进行优化建模，得出使误差最小的y'值，具体步骤为：
1)随机生成初始解ζ，计算目标函数f(ζ)：
式(2)中f(ζ)表示目标函数，Iij为第j次环氧树脂穿墙套管工作电流的计算值，Icj为第j次环氧树脂穿墙套管工作电流的实测值，N为试验总次数；
2)产生扰动新解ζ'，计算目标函数Δf＝f(ζ)-f(ζ')；若Δf≥0，则接受新解，否则，按概率接受准则获得新解；
3)判断是否达到迭代次数，若达到转第4)步，否则，转第2)步；
4)判断是否满足终止条件，若满足则运算结束，输出最优解，否则重置迭代次数转第2)步；
S7：根据步骤S6中得出的误差最小y'值代入公式(1)得到优化后的环氧树脂穿墙套管工作电流Ii'计算公式：
S7：计算得出环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估因子ε；
式中，Ii'为优化后的环氧树脂穿墙套管的工作电流，Is为环氧树脂穿墙套管的工作电流基准值；
S8：当ε∈(0,5.56]时，表征环氧树脂穿墙套管绝缘性能失效；当ε∈[5.56,+∞)时，表征环氧树脂穿墙套管绝缘性能正常；
本发明的有益效果在于：
1)搭建了一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估试验平台，能够有效模拟环氧树脂穿墙套管在实际工况下的温度和湿度情况；
2)可通过上位机智能化控制相关设备，操作便捷。
3)智能化湿度调控设备和新型控温设备能实现对试验箱内环境湿度和温度的精确控制，大大提高了对环氧树脂穿墙套管绝缘性能评估的准确性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述，包括以下步骤：
如图1所示，搭建一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估试验平台，平台包括：上位机(1)、试验电压控制器(2)、试验电压发生器(3)、试验箱(4)、环氧树脂穿墙套管(5)、导电母排(6)、试验电极(7)、空腔(15)、接地装置一(161)、接地装置二(162)、工作电流测试仪(8)、接地网(9)、数据采集器(10)、智能化湿度调控设备(11)、湿度调节仪(12)、湿度传感器一(171)、湿度传感器二(172)、新型控温设备(13)、温度调节系统(14)、温度传感器一(181)、温度传感器二(182)；
所述智能化湿度调控设备(11)的控制端与湿度调节仪(12)相连，智能化湿度调控设备(11)的反馈端与湿度传感器一(171)、湿度传感器二(172)相连，智能化湿度调控设备(11)的数据输出端与上位机(1)相连；
所述新型控温设备(13)的控制端与温度调节系统(14)相连，新型控温设备(13)的反馈端与温度传感器一(181)、温度传感器二(182)相连，新型控温设备(13)的数据输出端与上位机(1)相连；
所述试验电压发生器(3)的接地端与接地装置一(161)相连，试验电压发生器(3)的信号输入端与试验电压控制器(2)的控制端相连，试验电压发生器(3)的输出端与导电母排(6)左端相连，导电母排(6)右端与接地装置二(162)相连，试验电压控制器(2)的输入端与上位机(1)相连；
所述环氧树脂穿墙套管(5)内部包含空腔(15)和导电母排(6)，环氧树脂穿墙套管(5)的试验电极(7)与工作电流测试仪(8)的电流输入端子IB相连，工作电流测试仪(8)的接地端子E与接地网(9)相连，工作电流测试仪(8)的信号输出端子O与数据采集器(10)相连，数据采集器(10)与上位机(1)相连；
所述环氧树脂穿墙套管(5)、导电母排(6)、试验电极(7)、湿度调节仪(12)、湿度传感器一(171)、湿度传感器二(172)、温度调节系统(14)、温度传感器一(181)、温度传感器二(182)均固定在试验箱(4)内部；
所述的一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过上位机(1)向新型控温设备(13)发出试验温度设定信号，新型控温设备(13)控制温度调节系统(14)将试验箱(4)内的环境温度设置为T℃，温度传感器一(181)、温度传感器二(182)实时反馈试验箱(4)内的环境温度Tr℃至新型控温设备(13)，直至T-Tr≤ΔTB；
S2：通过上位机(1)向智能化湿度调控设备(11)发出试验湿度设定信号，智能化湿度调控设备(11)控制湿度调节仪(12)将试验箱(4)内的环境湿度百分比设置为w％RH，湿度传感器一(171)、湿度传感器二(172)实时反馈试验箱(4)内环境湿度百分比wr％RH至智能化湿度调控设备(11)，直至w-wr≤ΔwB；
S3：打开试验电压发生器(3)，通过上位机(1)向试验电压控制器(2)发出试验电压设定信号，试验电压控制器(2)控制试验电压发生器(3)将环氧树脂穿墙套管(5)中导电母排(6)两端的电压迅速升至试验电压值U，工作电流测试仪(8)测量此时环氧树脂穿墙套管(5)的工作电流I，数据采集器(10)采集环氧树脂穿墙套管(5)的工作电流I，并将数据传输至上位机(1)保存；
S4：通过新型控温设备(13)控制温度调节系统(14)以每间隔ΔT℃改变试验箱(4)内的环境温度，然后在每一个环境温度Tj下通过智能化湿度调控设备(11)控制湿度调节仪(12)以每间隔Δw％RH的湿度百分比改变试验箱(4)内的环境湿度，并重复步骤S3，进行N次试验；
S5：计算得出环氧树脂穿墙套管的工作电流值Ii：
式中，w为环境湿度百分比，y为线性误差因子，λ为积分变量，k为环境温度影响系数，Tj为第j次试验箱内的环境温度，Ts为基准环境温度；
S6：采用优化算法对公式(1)进行优化建模，得出使误差最小的y'值，具体步骤为：
1)随机生成初始解ζ，计算目标函数f(ζ)：
式(2)中f(ζ)表示目标函数，Iij为第j次环氧树脂穿墙套管工作电流的计算值，Icj为第j次环氧树脂穿墙套管工作电流的实测值，N为试验总次数；
2)产生扰动新解ζ'，计算目标函数Δf＝f(ζ)-f(ζ')；若Δf≥0，则接受新解，否则，按概率接受准则获得新解；
3)判断是否达到迭代次数，若达到转第4)步，否则，转第2)步；
4)判断是否满足终止条件，若满足则运算结束，输出最优解，否则重置迭代次数转第2)步；
S7：根据步骤S6中得出的误差最小y'值代入公式(1)得到优化后的环氧树脂穿墙套管工作电流Ii'计算公式：
S7：计算得出环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估因子ε；
式中，Ii'为优化后的环氧树脂穿墙套管的工作电流，Is为环氧树脂穿墙套管的工作电流基准值；
S8：当ε∈(0,5.56]时，表征环氧树脂穿墙套管绝缘性能失效；当ε∈[5.56,+∞)时，表征环氧树脂穿墙套管绝缘性能正常。
Claims (1)
1.一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法，其特征在于，具体包括：上位机(1)、试验电压控制器(2)、试验电压发生器(3)、试验箱(4)、环氧树脂穿墙套管(5)、导电母排(6)、试验电极(7)、空腔(15)、接地装置一(161)、接地装置二(162)、工作电流测试仪(8)、接地网(9)、数据采集器(10)、智能化湿度调控设备(11)、湿度调节仪(12)、湿度传感器一(171)、湿度传感器二(172)、新型控温设备(13)、温度调节系统(14)、温度传感器一(181)、温度传感器二(182)；
所述智能化湿度调控设备(11)的控制端与湿度调节仪(12)相连，智能化湿度调控设备(11)的反馈端与湿度传感器一(171)、湿度传感器二(172)相连，智能化湿度调控设备(11)的数据输出端与上位机(1)相连；
所述新型控温设备(13)的控制端与温度调节系统(14)相连，新型控温设备(13)的反馈端与温度传感器一(181)、温度传感器二(182)相连，新型控温设备(13)的数据输出端与上位机(1)相连；
所述试验电压发生器(3)的接地端与接地装置一(161)相连，试验电压发生器(3)的信号输入端与试验电压控制器(2)的控制端相连，试验电压发生器(3)的输出端与导电母排(6)左端相连，导电母排(6)右端与接地装置二(162)相连，试验电压控制器(2)的输入端与上位机(1)相连；
所述环氧树脂穿墙套管(5)内部包含空腔(15)和导电母排(6)，环氧树脂穿墙套管(5)的试验电极(7)与工作电流测试仪(8)的电流输入端子IB相连，工作电流测试仪(8)的接地端子E与接地网(9)相连，工作电流测试仪(8)的信号输出端子O与数据采集器(10)相连，数据采集器(10)与上位机(1)相连；
所述环氧树脂穿墙套管(5)、导电母排(6)、试验电极(7)、湿度调节仪(12)、湿度传感器一(171)、湿度传感器二(172)、温度调节系统(14)、温度传感器一(181)、温度传感器二(182)均固定在试验箱(4)内部；
所述的一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过上位机(1)向新型控温设备(13)发出试验温度设定信号，新型控温设备(13)控制温度调节系统(14)将试验箱(4)内的环境温度设置为T℃，温度传感器一(181)、温度传感器二(182)实时反馈试验箱(4)内的环境温度Tr℃至新型控温设备(13)，直至T-Tr≤ΔTB；
S2：通过上位机(1)向智能化湿度调控设备(11)发出试验湿度设定信号，智能化湿度调控设备(11)控制湿度调节仪(12)将试验箱(4)内的环境湿度百分比设置为w％RH，湿度传感器一(171)、湿度传感器二(172)实时反馈试验箱(4)内环境湿度百分比wr％RH至智能化湿度调控设备(11)，直至w-wr≤ΔwB；
S3：打开试验电压发生器(3)，通过上位机(1)向试验电压控制器(2)发出试验电压设定信号，试验电压控制器(2)控制试验电压发生器(3)将环氧树脂穿墙套管(5)中导电母排(6)两端的电压迅速升至试验电压值U，工作电流测试仪(8)测量此时环氧树脂穿墙套管(5)的工作电流I，数据采集器(10)采集环氧树脂穿墙套管(5)的工作电流I，并将数据传输至上位机(1)保存；
S4：通过新型控温设备(13)控制温度调节系统(14)以每间隔ΔT℃改变试验箱(4)内的环境温度，然后在每一个环境温度Tj下通过智能化湿度调控设备(11)控制湿度调节仪(12)以每间隔Δw％RH的湿度百分比改变试验箱(4)内的环境湿度，并重复步骤S3，进行N次试验；
S5：计算得出环氧树脂穿墙套管的工作电流值Ii：
式中，w为环境湿度百分比，y为线性误差因子，λ为积分变量，k为环境温度影响系数，Tj为第j次试验箱内的环境温度，Ts为基准环境温度；
S6：采用优化算法对公式(1)进行优化建模，得出使误差最小的y'值，具体步骤为：
1)随机生成初始解ζ，计算目标函数f(ζ)：
式(2)中f(ζ)表示目标函数，Iij为第j次环氧树脂穿墙套管工作电流的计算值，Icj为第j次环氧树脂穿墙套管工作电流的实测值，N为试验总次数；
2)产生扰动新解ζ'，计算目标函数Δf＝f(ζ)-f(ζ')；若Δf≥0，则接受新解，否则，按概率接受准则获得新解；
3)判断是否达到迭代次数，若达到转第4)步，否则，转第2)步；
4)判断是否满足终止条件，若满足则运算结束，输出最优解，否则重置迭代次数转第2)步；
S7：根据步骤S6中得出的误差最小y'值代入公式(1)得到优化后的环氧树脂穿墙套管工作电流Ii'计算公式：
S7：计算得出环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估因子ε；
式中，Ii'为优化后的环氧树脂穿墙套管的工作电流，Is为环氧树脂穿墙套管的工作电流基准值；
S8：当ε∈(0,5.56]时，表征环氧树脂穿墙套管绝缘性能失效；当ε∈[5.56,+∞)时，表征环氧树脂穿墙套管绝缘性能正常。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202211598986.8A CN115932502A (zh) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法 |
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|---|---|
| CN115932502A true CN115932502A (zh) | 2023-04-07 |
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| CN202211598986.8A Pending CN115932502A (zh) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 一种湿热环境下开关柜内环氧树脂穿墙套管绝缘状态评估方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN115932502A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117269691A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-22 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 穿墙套管内部状态及绝缘特性试验系统及方法 |
| CN117517186A (zh) * | 2023-11-21 | 2024-02-06 | 国家电网有限公司 | 一种高温、高湿环境下环氧树脂绝缘材料老化试验方法 |
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2022
- 2022-12-14 CN CN202211598986.8A patent/CN115932502A/zh active Pending
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN117269691A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-22 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 穿墙套管内部状态及绝缘特性试验系统及方法 |
| CN117269691B (zh) * | 2023-09-27 | 2024-05-14 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 穿墙套管内部状态及绝缘特性试验系统及方法 |
| CN117517186A (zh) * | 2023-11-21 | 2024-02-06 | 国家电网有限公司 | 一种高温、高湿环境下环氧树脂绝缘材料老化试验方法 |
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