摘要
近年来随着我国综合实力的不断增强，各类产业的发展欣欣向荣，对于用电需求和电网电压等级的要求也不断提高，这促进了我国电网系统的不断升级、不断完善。电网系统的飞速发展需要电力变压器性能的不断提高，现阶段电力系统变压器容量大、成本高、结构复杂，虽然电力系统完善过程中，保障电力系统安全稳定运行的措施愈加完善，发生故障的几率逐渐减少，但是一旦其发生故障，对区域电网的影响重大，甚至造成大范围的停电，严重影响社会安全稳定。在电力变压器故障范围内，电力变压器压力激增导致变压器破坏的故障是及其严重的，因此，为了发现变压器早期缺陷，对变压器内部压力变化进行检测具有实用价值。 本文针对电力变压器内部故障下的瞬态压力检测柔性可自愈力敏传感装置进行研究。首先对电力变压器内部故障下瞬态压力故障来源进行分析，对导致变压器压力骤升的严重电弧故障进行建模仿真，针对电弧故障产生的压力震源建立震源模型，再利用压力波在周围区域内的传递过程建立瞬态压力声学波动方程。最后根据上述压力震源及其波动传播过程的瞬态模型在有限元仿真软件中进行仿真，得出了不同时间的油箱内压强分布云图和在故障时间内的压强升高变化曲线，为后文对柔性可自愈力敏传感装置的制备设定基础。 接下来根据对变压器油箱瞬态压力分布的研究，提出了酪蛋白酸钠-聚盐酸多巴胺导电水凝胶力敏传感装置，探究了酪蛋白酸钠-聚盐酸多巴胺导电水凝胶材料的工艺参数和理化特性，获取了酪蛋白酸钠-聚盐酸多巴胺导电水凝胶的制作工艺，制备出的传感装置灵敏度高、应变范围宽、稳定性高、粘度高且具有好的自愈合能力，可以有效检测变压器内部瞬态压力的变化情况。 最后针对电力变压器的瞬态力场激发机制在实验室搭建试验平台，将制备得到的酪蛋白酸钠-聚盐酸多巴胺导电水凝胶力敏传感装置用于故障下的压力测量，同时设计外部电路对采样电阻两端的电压值进行采集，不同的电压值可对应不同的电阻值，从而得到该时刻下的压力值。外部电路中设置报警电路，当油箱内部压力激增超过阈值时进行报警。试验结果表明酪蛋白酸钠-聚盐酸多巴胺导电水凝胶力敏传感装置能够精确有效检测变压器突发严重电弧故障下的瞬态力场。
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