專利名稱：一種電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力領(lǐng)域，涉及一種輸變電工程設(shè)備試驗(yàn)技術(shù)，尤其是一種應(yīng)用于電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)的方法。
背景技術(shù)：
為了防止電力設(shè)備金具在運(yùn)行時(shí)發(fā)生電暈放電，需要通過電暈試驗(yàn)測(cè)量設(shè)備金具的電暈起始和熄滅電壓，檢驗(yàn)其電暈特性是否滿足實(shí)際運(yùn)行的要求。然而受到試驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地、成本等客觀條件的限制，電力設(shè)備金具進(jìn)行電暈試驗(yàn)時(shí)無法搭建與實(shí)際結(jié)構(gòu)相同的真型試驗(yàn)條件，只能根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)場(chǎng)條件有限地模擬實(shí)際運(yùn)行工況，試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的固定參數(shù)進(jìn)行修正。由于輸變電工程中金電力設(shè)備具種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且布置形式多樣，現(xiàn)行試驗(yàn)方法難以全面反映不同電力設(shè)備金具的實(shí)際電暈特性。尤其對(duì)于交流 IOOOkV和直流SOOkV電壓等級(jí)的電力設(shè)備金具，國內(nèi)外尚無可遵循的電暈試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，只能參考低電壓等級(jí)的方法進(jìn)行試驗(yàn)，科學(xué)性和可靠性均難以保證，使試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際電暈特性之間有較大偏差，從而難以判斷電力設(shè)備金具的電暈特性是否滿足工程要求。因此，提出一種適用于各種電壓等級(jí)、不同形式電力設(shè)備金具的電暈試驗(yàn)方法，成為電力行業(yè)亟待解決的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。目前，用于電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)的場(chǎng)強(qiáng)等效電暈試驗(yàn)法在國內(nèi)外各類文獻(xiàn)中尚未見公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于在試驗(yàn)場(chǎng)無法布置與實(shí)際線路同等條件進(jìn)行電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)新方法，有效地解決了試驗(yàn)場(chǎng)模擬實(shí)際變電站和線路設(shè)備金具電暈試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)問題，降低了成本，提高了效率，為電力設(shè)備金具的電暈試驗(yàn)提供了一種方法和途徑。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下一種電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)方法，將數(shù)值計(jì)算方法引入電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)中，并依據(jù)其計(jì)算得到的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)試驗(yàn)電壓進(jìn)行修正；分別根據(jù)實(shí)際運(yùn)行布置及試驗(yàn)布置建立三維實(shí)體模型，應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法獲得金具在兩種布置下的最大電場(chǎng)強(qiáng)度，將兩者相比后得到試驗(yàn)電壓的場(chǎng)強(qiáng)等效修正系數(shù)，依據(jù)該系數(shù)對(duì)試驗(yàn)電壓進(jìn)行修正。在修正后的規(guī)定試驗(yàn)電壓下，試品無可見電暈，可判定該試品電暈試驗(yàn)合格。所述電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)方法，包括如下步驟(1)計(jì)算獲得實(shí)際布置形式下電力設(shè)備金具表面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度E1 ；(2)計(jì)算獲得試驗(yàn)布置形式下電力設(shè)備金具表面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度E2 ；(3)將步驟⑴中的E1與步驟⑵中的E2相比可得到兩種布置形式下的場(chǎng)強(qiáng)等效修正系數(shù)ke，其中K = E1ZiE2;(4)應(yīng)用公式Utl = kaXkeXk3XUMX，得到電力設(shè)備金具的電暈試驗(yàn)的規(guī)定試驗(yàn)電壓值U。，如果最終電力設(shè)備金具的起暈電壓高于U。，則判定該電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)合格；Umax-系統(tǒng)運(yùn)行最高相電壓；ka-安全裕度系數(shù)，為實(shí)際工程中金具起暈場(chǎng)強(qiáng)Ei與該工程所確定的控制場(chǎng)強(qiáng)E。 的比值Ei/E。；場(chǎng)強(qiáng)等效修正系數(shù)，為實(shí)際線路與試驗(yàn)布置條件下電力設(shè)備金具表面最大場(chǎng)強(qiáng)的比值；k3-氣象修正系數(shù)，在環(huán)境溫度為10°C 40°C，相對(duì)濕度為20% 70%的條件下， 只作空氣密度修正，氣象修正按下式進(jìn)行。(2)
P0 273+ Z1式中p0-標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)，101. 3kPa ；P1-試驗(yàn)時(shí)的大氣壓強(qiáng)，kPa ；tQ-標(biāo)準(zhǔn)溫度，20°C ；、-試驗(yàn)時(shí)的溫度，°C。所述步驟(1)采用有限元方法，根據(jù)輸變電工程電力設(shè)備金具在實(shí)際工程中的布置形式，建立電力金具實(shí)際尺寸的三維模型，依據(jù)電力金具在實(shí)際工程中的運(yùn)行狀態(tài)加載最高運(yùn)行相電壓的峰值，運(yùn)用三維有限元數(shù)值計(jì)算方法對(duì)電力設(shè)備金具及其周圍空間中的電場(chǎng)分布進(jìn)行仿真計(jì)算，并獲得實(shí)際布置形式下電力設(shè)備金具表面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度Ep所述步驟( 根據(jù)輸變電工程電力設(shè)備金具在電暈試驗(yàn)場(chǎng)的布置形式，建立實(shí)際尺寸的三維計(jì)算模型，并加載與步驟(1)中相同的峰值電壓，運(yùn)用三維有限元數(shù)值計(jì)算方法對(duì)電力設(shè)備金具及其周圍空間中的電場(chǎng)分布進(jìn)行仿真計(jì)算，獲得試驗(yàn)布置形式下電力設(shè)備金具表面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度E2。本發(fā)明的場(chǎng)強(qiáng)等效電暈試驗(yàn)法將三維數(shù)值仿真計(jì)算方法與試驗(yàn)測(cè)量相結(jié)合，通過建立實(shí)際輸變電工程中變電站和線路相關(guān)設(shè)備的三維仿真計(jì)算模型，依據(jù)工程系統(tǒng)運(yùn)行電壓進(jìn)行加載，應(yīng)用數(shù)值仿真計(jì)算方法得到所關(guān)注設(shè)備金具表面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度；并根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)布置建立相關(guān)設(shè)備的三維仿真計(jì)算模型，并在相同的電壓下計(jì)算對(duì)應(yīng)設(shè)備金具表面的最大場(chǎng)強(qiáng)，將兩者的最大場(chǎng)強(qiáng)相比得到場(chǎng)強(qiáng)等效修正系數(shù)。該系數(shù)反映了實(shí)際線路與試驗(yàn)布置存在的場(chǎng)強(qiáng)分布差異，可以修正試驗(yàn)布置存在的懸掛高度、位置、跳線、相間和周邊金具對(duì)電暈試驗(yàn)的影響。將該修正系數(shù)與系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓、氣象修正系數(shù)、安全裕度系數(shù)相乘，可以得到電暈試驗(yàn)的規(guī)定試驗(yàn)電壓。在規(guī)定試驗(yàn)電壓下，試品無可見電暈，可判定電暈試驗(yàn)合格。場(chǎng)強(qiáng)等效電暈試驗(yàn)法與常規(guī)電暈試驗(yàn)法相比，場(chǎng)強(qiáng)等效電暈試驗(yàn)法不僅考慮了常規(guī)電暈試驗(yàn)法中的懸掛高度修正系數(shù)和位置修正系數(shù)，同時(shí)也考慮了跳線、相間和周邊金具等影響因素?？舍槍?duì)各種布置方式、不同設(shè)備金具結(jié)構(gòu)進(jìn)行電暈試驗(yàn)，有效地解決了試驗(yàn)場(chǎng)模擬實(shí)際變電站和線路設(shè)備金具電暈試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)問題，降低了成本，提高了效率，為電力設(shè)備金具的電暈試驗(yàn)提供了一種方法和途徑。


圖1為本發(fā)明的IOOOkV輸電線路懸垂復(fù)合絕緣子實(shí)際線路計(jì)算模型圖；圖2為本發(fā)明的IOOOkV輸電線路懸垂復(fù)合絕緣子均壓環(huán)電暈試驗(yàn)計(jì)算模型；其中1為桿塔；2為導(dǎo)線；3為絕緣子；4為均壓環(huán)；5為模擬桿塔塔身；6為模擬桿塔橫擔(dān)-J為模擬導(dǎo)線；8為聯(lián)板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖1和圖2，本發(fā)明的目的在于提出一種基于在試驗(yàn)場(chǎng)無法布置與實(shí)際線路同等條件進(jìn)行電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)新方法。場(chǎng)強(qiáng)等效電暈試驗(yàn)法依據(jù)式(1)求得電暈試驗(yàn)的規(guī)定試驗(yàn)電壓值U0 U0 = kaXkeXk3XUMX (1)式中Umax-系統(tǒng)運(yùn)行最高相電壓；ka-安全裕度系數(shù)，為實(shí)際工程中金具起暈場(chǎng)強(qiáng)Ei與該工程所確定的控制場(chǎng)強(qiáng)E。 的比值Ei/E。；ke-場(chǎng)強(qiáng)等效修正系數(shù)，為實(shí)際線路與試驗(yàn)布置條件下金具表面最大場(chǎng)強(qiáng)的比值；k3-氣象修正系數(shù)，在環(huán)境溫度為10°C 40°C，相對(duì)濕度為20% 70%的條件下， 只作空氣密度修正，氣象修正按下式進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)方法，其特征在于將數(shù)值計(jì)算方法引入電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)中，并依據(jù)其計(jì)算得到的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)試驗(yàn)電壓進(jìn)行修正；分別根據(jù)實(shí)際運(yùn)行布置及試驗(yàn)布置建立三維實(shí)體模型，應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法獲得金具在兩種布置下的最大電場(chǎng)強(qiáng)度，將兩者相比后得到試驗(yàn)電壓的場(chǎng)強(qiáng)等效修正系數(shù)，依據(jù)該系數(shù)對(duì)試驗(yàn)電壓進(jìn)行修正；在修正后的規(guī)定試驗(yàn)電壓下，電力設(shè)備金具無可見電暈，則判定該電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)合格。
2.如權(quán)利要求1所述電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)方法，其特征在于(1)計(jì)算獲得實(shí)際布置形式下電力設(shè)備金具表面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度E1；(2)計(jì)算獲得試驗(yàn)布置形式下電力設(shè)備金具表面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度E2；(3)將步驟(1)中的E1與步驟O)中的氏相比可得到兩種布置形式下的場(chǎng)強(qiáng)等效修正系數(shù)ke，其中K = E1ZiE2;(4)應(yīng)用公式Utl= kaXkeXk3XUMX，得到電力設(shè)備金具的電暈試驗(yàn)的規(guī)定試驗(yàn)電壓值 U。，如果最終電力設(shè)備金具的起暈電壓高于U。，則判定該電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)合格；Umax-系統(tǒng)運(yùn)行最高相電壓；ka-安全裕度系數(shù)，為實(shí)際工程中金具起暈場(chǎng)強(qiáng)&與該工程所確定的控制場(chǎng)強(qiáng)E。的比值 EiZEc ；ke-場(chǎng)強(qiáng)等效修正系數(shù)，為實(shí)際線路與試驗(yàn)布置條件下金具表面最大場(chǎng)強(qiáng)的比值；k3-氣象修正系數(shù)，在環(huán)境溫度為10°C 40°C，相對(duì)濕度為20% 70%的條件下，只作空氣密度修正，氣象修正按下式進(jìn)行。^3 =Ax^H(2)P0 273 + ^式中Po"標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)，101. 3kPa ；P1-試驗(yàn)時(shí)的大氣壓強(qiáng)，kPa;tQ-標(biāo)準(zhǔn)溫度，20°C ；、-試驗(yàn)時(shí)的溫度，°C。
3.如權(quán)利要求2所述電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)方法，其特征在于所述步驟(1)采用有限元方法，根據(jù)輸變電工程電力設(shè)備金具在實(shí)際工程中的布置形式，建立電力金具實(shí)際尺寸的三維模型，依據(jù)電力金具在實(shí)際工程中的運(yùn)行狀態(tài)加載最高運(yùn)行相電壓的峰值，運(yùn)用三維有限元數(shù)值計(jì)算方法對(duì)電力設(shè)備金具及其周圍空間中的電場(chǎng)分布進(jìn)行仿真計(jì)算，并獲得實(shí)際布置形式下電力設(shè)備金具表面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度Ep
4.如權(quán)利要求2所述電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)方法，其特征在于所述步驟(2)根據(jù)輸變電工程電力設(shè)備金具在電暈試驗(yàn)場(chǎng)的布置形式，建立實(shí)際尺寸的三維計(jì)算模型，并加載與步驟(1)中相同的峰值電壓，運(yùn)用三維有限元數(shù)值計(jì)算方法對(duì)電力設(shè)備金具及其周圍空間中的電場(chǎng)分布進(jìn)行仿真計(jì)算，獲得試驗(yàn)布置形式下電力設(shè)備金具表面的最大電場(chǎng)強(qiáng)度 E2 ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)方法，將數(shù)值計(jì)算方法引入電力設(shè)備金具電暈試驗(yàn)中，并依據(jù)其計(jì)算得到的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)試驗(yàn)電壓進(jìn)行修正；分別根據(jù)實(shí)際運(yùn)行布置及試驗(yàn)布置建立三維實(shí)體模型，應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法獲得金具在兩種布置下的最大電場(chǎng)強(qiáng)度，將兩者相比后得到試驗(yàn)電壓的場(chǎng)強(qiáng)等效修正系數(shù)，依據(jù)該系數(shù)對(duì)試驗(yàn)電壓進(jìn)行修正。在修正后的規(guī)定試驗(yàn)電壓下，試品無可見電暈，可判定該試品電暈試驗(yàn)合格。本發(fā)明有效地解決了試驗(yàn)場(chǎng)模擬實(shí)際變電站和線路設(shè)備金具電暈試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)問題，降低了成本，提高了效率，為電力設(shè)備金具的電暈試驗(yàn)提供了一種方法和途徑。
文檔編號(hào)G01R31/12GK102445642SQ20111036699
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者彭宗仁, 謝天喜 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)