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申请/专利权人：重庆大学;国网重庆市电力公司电力科学研究院;国家电网有限公司

摘要：本发明涉及一种基于太赫兹技术的油浸式设备绝缘纸板扩散系数计算方法，属于电气设备领域。该方法包括以下步骤：针对样品纸板，建立样品纸板太赫兹特征量与样品纸板水分含量的评估标线；制备扩散纸板；基于太赫兹时域光谱技术，扫描扩散纸板的太赫兹光谱，得到扩散纸板太赫兹光谱；根据评估标线和扩散纸板赫兹光谱，将扩散纸板赫兹光谱转化为扩散纸板水分值，用以后续计算纸板平面内的扩散系数；在扩散纸板前端加上水分，根据扩散纸板水分值计算水分在扩散纸板平面内的扩散系数。本发明通过太赫兹技术，克服了现有检测方法的缺陷，从而研究局部受潮水分在纸板内的扩散过程。

主权项：1.基于太赫兹技术的油浸式设备绝缘纸板扩散系数计算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：针对样品纸板，建立样品纸板太赫兹特征量与样品纸板水分含量的评估标线；制备扩散纸板；基于太赫兹时域光谱技术，扫描扩散纸板的太赫兹光谱，得到扩散纸板太赫兹光谱；根据评估标线和扩散纸板赫兹光谱，将扩散纸板赫兹光谱转化为扩散纸板水分值，用以后续计算纸板平面内的扩散系数；在扩散纸板前端加上水分，根据扩散纸板水分值计算水分在扩散纸板平面内的扩散系数，具体为：设从高浓度区域往低浓度流的通量大小与浓度梯度成正比，在一维空间下的菲克定律如下： 其中J为水分从纸到油的扩散通量，D为扩散系数，C为水分浓度，x为纸板平面方向长度距离，t为时间，d为纸板厚度方向的距离；在实际纸板一端局部受潮后，水分扩散主要在两个方向上，一个方向是流失进绝缘油中，另一个方向在纸板平面内扩散，将这个过程简化为纸板内扩散和向油中扩散的二维模型，设水分向两个方向扩散是独立过程，将Fick第二定律改写为： 其中，Dpaper-oil为纸板水分向油中流失的扩散系数；Dpaper-paper为纸板平面方向的扩散系数；把每个点向油中扩散的量分离出来，根据物质守恒定律：Δmpaper-oil＝JdA-Jd+ΔdAΔt4其中，Δmpaper-oil为从纸中向油中流失的质量，J为水分从纸到油的通量，A为截面大小，Δt为单位时间；基于公式1，纸板中每个点水分向油中的通量Jpaper-oil与扩散系数Dpaper-oil的关系： 太赫兹扫描无损检测每个时刻每个点的水分，则该纸板的总体水分Δmwholepaper-oil；每个水分点向油中的扩散量由6表示： 扩散系数Dpaper-oil与水分浓度C和扩散温度T建立以下关系式： 其中，Dpaper-oil-0为指数前因子；k是一个无量纲常数；Ea是扩散过程的活化能；T0是参考温度，为298K；将公式7带入公式6，并将数据离散化，得到： 其中，Cequilibrium是油纸平衡后的纸水分浓度，通过当前油中水分浓度进行换算；水分质量m直接换算为水分浓度C，公式8换算为公式9： 根据Fick第二定律，得到水分变化量与扩散系数的关系： 根据前面建立的局部水分扩散公式3，将公式10带入公式3得到公式11： 得到Cx,t和Cpaper-oilx,t的离散数据，通过公式11对数据进行求导和积分从而求解出水分在纸板平面内的扩散系数Dpaper-paper。

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