升压变压器绝缘冗余设计方法、装置、计算机设备、可读存储介质和程序产品与流程

本技术涉及变压器设计，特别是涉及一种升压变压器绝缘冗余设计方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、随着核聚变技术的发展，核聚变加速电源系统中的升压变压器在实际运行中面临极其复杂且严苛的电磁环境。这类设备不仅需要承受常规的交流电压，往往还需长期承受多种复合物理应力。传统技术中，变压器的绝缘设计通常依赖于既往的工程经验，或仅侧重于静态的单一种类耐压校核。然而，这种传统的静态评估方式难以全面反映设备在多重极限工况叠加下的真实绝缘应力分布。

2、因此，传统技术存在局部绝缘裕度不足或为追求安全而导致整体结构过度冗余的问题。由此，如何准确评估并保障升压变压器在复杂服役工况下的绝缘可靠性，成为了本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种升压变压器绝缘冗余设计方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种升压变压器绝缘冗余设计方法，包括：

3、获取待设计的升压变压器的工况边界数据；

4、根据所述升压变压器的绝缘结构特征，将所述升压变压器划分为多个绝缘校核区域；

5、在对各个所述绝缘校核区域分别施加与所述工况边界数据对应的多种预设工况的情况下，获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度；

6、基于各个所述绝缘校核区域的所述电场强度，对各个所述绝缘校核区域进行安全校核；

7、在所述绝缘校核区域的安全校核未通过的情况下，获取对所述绝缘校核区域的绝缘结构的调整方式，并在通过所述调整方式对所述绝缘结构调整后，返回执行所述获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度的步骤，直至各个所述绝缘校核区域的安全校核均通过。

8、在其中一个实施例中，所述基于各个所述绝缘校核区域的所述电场强度，对各个所述绝缘校核区域进行安全校核，包括：

9、获取各个所述绝缘校核区域的耐受场强；

10、基于各个所述绝缘校核区域的所述耐受场强与对应的所述电场强度，确定各个所述绝缘校核区域的绝缘冗余系数；

11、在所述绝缘冗余系数小于对应所述绝缘校核区域对应的绝缘冗余阈值的情况下，确定对应的绝缘校核区域的安全校核未通过。

12、在其中一个实施例中，所述根据所述升压变压器的绝缘结构特征，将所述升压变压器划分为多个绝缘校核区域，包括：

13、获取所述升压变压器的所述绝缘结构特征中的二维特征结构和三维特征结构；所述二维特征结构包括油纸复合绝缘结构、绕组排列方式和地屏结构，所述三维特征结构包括引线出线方式和油-sf6套管结构；

14、根据所述二维特征结构的油纸复合绝缘结构、绕组排列方式和地屏结构，确定所述升压变压器中的绕组绝缘区域；

15、根据所述三维特征结构的引线出线方式以及油-sf6套管结构，确定所述升压变压器中的引线出口区域、套管屏障区域以及油-sf6过渡接口区域；

16、根据所述绕组绝缘区域、所述引线出口区域、套管屏障区域以及油-sf6过渡接口区域，确定所述绝缘校核区域。

17、在其中一个实施例中，所述绝缘冗余阈值包括第一绝缘冗余阈值和第二绝缘冗余阈值；

18、所述各个所述绝缘校核区域对应的绝缘冗余阈值，通过如下步骤确定：

19、在所述绝缘校核区域包括所述引线出口区域、所述套管屏障区域或所述油-sf6过渡接口区域至少一种的情况下，基于预先获取的所述绝缘校核区域的三维特征属性，确定对应的所述第一绝缘冗余阈值；

20、在所述绝缘校核区域包括所述绕组绝缘区域的情况下，基于预先获取的所述绝缘校核区域的二维特征属性，确定对应的所述第二绝缘冗余阈值；其中，所述第一绝缘冗余阈值高于所述第二绝缘冗余阈值。

21、在其中一个实施例中，所述预设工况包括直流耐压工况、长脉冲运行工况和交流耐压工况；

22、所述在对各个所述绝缘校核区域分别施加与所述工况边界数据对应的多种预设工况的情况下，获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度，包括：

23、获取各个所述绝缘校核区域中绝缘材料的介电常数模型与电导率模型；

24、在所述预设工况为直流耐压工况或长脉冲运行工况的情况下，获取所述升压变压器在运行后的油温数据和绕组温度数据；

25、根据所述油温数据和所述绕组温度数据，确定对应的温度修正参数；

26、基于所述温度修正参数对所述电导率模型进行更新，并根据更新后的电导率模型获取对应的电场强度；

27、在所述预设工况为交流耐压工况的情况下，基于所述介电常数模型获取对应的电场强度。

28、在其中一个实施例中，所述获取对所述绝缘校核区域的绝缘结构的调整方式，包括：

29、在所述绝缘校核区域为油-sf6过渡接口区域的情况下，将所述调整方式确定为如下处理中的至少一项：调整所述油-sf6过渡接口区域关联的油-sf6套管的屏蔽电极位置、修改均压环尺寸、改变套管屏障长度、调整出线端圆角半径以及改变引线弯曲半径。

30、第二方面，本技术还提供了一种升压变压器绝缘冗余设计装置，包括：

31、工况数据获取模块，用于获取待设计的升压变压器的工况边界数据；

32、校核区域确定模块，用于根据所述升压变压器的绝缘结构特征，将所述升压变压器划分为多个绝缘校核区域；

33、电场强度计算模块，用于在对各个所述绝缘校核区域分别施加与所述工况边界数据对应的多种预设工况的情况下，获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度；

34、绝缘安全校核模块，用于基于各个所述绝缘校核区域的所述电场强度，对各个所述绝缘校核区域进行安全校核；

35、绝缘结构调整模块，用于在所述绝缘校核区域的安全校核未通过的情况下，获取对所述绝缘校核区域的绝缘结构的调整方式，并在通过所述调整方式对所述绝缘结构调整后，返回执行所述获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度的步骤，直至各个所述绝缘校核区域的安全校核均通过。

36、第三方面，本技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

37、获取待设计的升压变压器的工况边界数据；

38、根据所述升压变压器的绝缘结构特征，将所述升压变压器划分为多个绝缘校核区域；

39、在对各个所述绝缘校核区域分别施加与所述工况边界数据对应的多种预设工况的情况下，获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度；

40、基于各个所述绝缘校核区域的所述电场强度，对各个所述绝缘校核区域进行安全校核；

41、在所述绝缘校核区域的安全校核未通过的情况下，获取对所述绝缘校核区域的绝缘结构的调整方式，并在通过所述调整方式对所述绝缘结构调整后，返回执行所述获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度的步骤，直至各个所述绝缘校核区域的安全校核均通过。

42、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

43、获取待设计的升压变压器的工况边界数据；

44、根据所述升压变压器的绝缘结构特征，将所述升压变压器划分为多个绝缘校核区域；

45、在对各个所述绝缘校核区域分别施加与所述工况边界数据对应的多种预设工况的情况下，获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度；

46、基于各个所述绝缘校核区域的所述电场强度，对各个所述绝缘校核区域进行安全校核；

47、在所述绝缘校核区域的安全校核未通过的情况下，获取对所述绝缘校核区域的绝缘结构的调整方式，并在通过所述调整方式对所述绝缘结构调整后，返回执行所述获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度的步骤，直至各个所述绝缘校核区域的安全校核均通过。

48、第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

49、获取待设计的升压变压器的工况边界数据；

50、根据所述升压变压器的绝缘结构特征，将所述升压变压器划分为多个绝缘校核区域；

51、在对各个所述绝缘校核区域分别施加与所述工况边界数据对应的多种预设工况的情况下，获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度；

52、基于各个所述绝缘校核区域的所述电场强度，对各个所述绝缘校核区域进行安全校核；

53、在所述绝缘校核区域的安全校核未通过的情况下，获取对所述绝缘校核区域的绝缘结构的调整方式，并在通过所述调整方式对所述绝缘结构调整后，返回执行所述获取各个所述绝缘校核区域在所述多种预设工况下的电场强度的步骤，直至各个所述绝缘校核区域的安全校核均通过。

54、上述升压变压器绝缘冗余设计方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，获取待设计的升压变压器的工况边界数据；根据升压变压器的绝缘结构特征，将升压变压器划分为多个绝缘校核区域；在对各个绝缘校核区域分别施加与工况边界数据对应的多种预设工况的情况下，获取各个绝缘校核区域在多种预设工况下的电场强度；基于各个绝缘校核区域的电场强度，对各个绝缘校核区域进行安全校核；在绝缘校核区域的安全校核未通过的情况下，获取对绝缘校核区域的绝缘结构的调整方式，并在通过调整方式对绝缘结构调整后，返回执行获取各个绝缘校核区域在多种预设工况下的电场强度的步骤，直至各个绝缘校核区域的安全校核均通过。本技术中，通过将物理结构精细划分为多个校核区域并分别施加多重真实工况边界数据，打破了传统单一工况静态评估的局限性，实现了对升压变压器在复杂应力下局部电场极值的精准量化；同时，通过引入针对未通过校核区域的绝缘结构定向调整与循环再校核机制，构建了客观的数据驱动反馈闭环，从而在避免整体结构盲目过度冗余的前提下，消除了设备的局部绝缘薄弱点，提升了升压变压器在苛刻服役环境下的设计准确性。