油紙復合絕緣結構的分數(shù)階模型及其應用研究

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5、：2015年6月授予學位單位：華北電力大學ClassifiedIndex:TM854U.D.C:621.3ThesisfortheMasterDegreeResearchonFractionalModelanditsApplicationofOil-paperCompositeInsulationStructureCandidate：LiZongenSupervisor：ViceProf.DongHuayingSchoolofElectricalandElectronicSchool：EngineeringDateofDefence：J

6、une,2015Degree-Conferring-Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity摘要摘要油紙復合絕緣結構是變壓器類設備絕緣系統(tǒng)的主要組成部分，建立其精確的電路模型對于深入研究油紙復合絕緣結構的介電特性具有重要意義。本文從電介質普適理論出發(fā)，結合分數(shù)階微積分的定義，分別在時域和頻域推導了電介質的分數(shù)階電路模型。利用全局最小二乘法對同一溫度下不同種類的油浸紙（板）的電容譜進行擬合，發(fā)現(xiàn)在低頻段擬合結果比較精確，尤其是1Hz以下。并通過擬合同一種油浸絕緣紙在不同溫度下的電容譜，分析

7、了溫度對低頻電路中分抗元件分數(shù)階冪指數(shù)的影響。將以低頻分數(shù)階模型為基礎建立的改進Mawell-Wagner模型應用于描述油紙復合絕緣結構兩端電壓1min反轉時的極性反轉特性。建立了其分數(shù)階微分方程，并將遺傳算法與分數(shù)階微分方程的數(shù)值解法相結合對試驗數(shù)據(jù)進行擬合。較準確的擬合結果驗證了將低頻分數(shù)階模型應用于描述油紙復合絕緣結構1min極性反轉特性的可行性。另一方面，本文從已有文獻提出的油紙復合絕緣的雙弛豫機構Cole-Cole模型出發(fā)，推導了油紙復合絕緣結構的寬頻分數(shù)階模型，利用實驗數(shù)據(jù)驗證了寬頻分數(shù)階模型的正確性，并通過全局最小二乘法分

8、別對干燥絕緣紙（板）和油浸絕緣紙（板）的介電響應數(shù)據(jù)進行擬合獲得了模型參數(shù)。同時利用寬頻分數(shù)階模型、擴展Debye模型以及Maxwell-Wagner模型對TIV油浸紙板的電容譜進行了擬合，通過對比擬合殘差