本發(fā)明涉及環(huán)保氣體絕緣輸配電設(shè)備，并且更具體地，涉及一種基于環(huán)保氣體分解率的高壓開關(guān)電壽命評估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、六氟化硫(sf6)氣體作為優(yōu)良的絕緣和滅弧介質(zhì)在電氣設(shè)備中廣泛應(yīng)用，但sf6的溫室效應(yīng)是co2的24300倍，在大氣中存續(xù)的壽命高達(dá)3200年，對環(huán)境存在較大的不利影響。國內(nèi)外研究表明，全氟異丁腈(c4f7n)、三氟甲基磺酰氟(cf3so2f)等環(huán)保氣體與co2、o2或n2構(gòu)成的混合氣體絕緣強(qiáng)度高，溫室效應(yīng)低，被認(rèn)為是目前性能較優(yōu)的sf6環(huán)保替代氣體。與sf6相比，環(huán)保氣體在設(shè)備開斷工況下產(chǎn)生高溫電弧等離子體，大量發(fā)生分解或相互反應(yīng)，熄弧后的氣體復(fù)合特性稍差，對大容量開斷能力和電壽命有較大影響。環(huán)保氣體分解后不能復(fù)合導(dǎo)致含量下降，不僅降低設(shè)備開斷的電壽命，甚至可能不滿足設(shè)備正常運(yùn)行的絕緣要求。由于環(huán)保氣體自身的穩(wěn)定性和恢復(fù)能力稍顯不足，該類開關(guān)在全壽命期間的開斷電壽命能否滿足運(yùn)行需求，有必要開展不同電弧能量下的分解特性研究。

2、因此，需要一種基于環(huán)保氣體分解率的高壓開關(guān)電壽命評估方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種基于環(huán)保氣體分解率的高壓開關(guān)電壽命評估方法及系統(tǒng)，以解決如何對環(huán)保氣體高壓開關(guān)的壽命進(jìn)行評估的問題。

2、為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于環(huán)保氣體分解率的高壓開關(guān)電壽命評估方法，所述方法包括：

3、計(jì)算環(huán)?；旌蠚怏w中的環(huán)保氣體的額定摩爾數(shù)；

4、獲取將所述環(huán)?；旌蠚怏w充入高壓開關(guān)并進(jìn)行開斷試驗(yàn)后每次試驗(yàn)的電弧電流和電弧電壓，并根據(jù)所述電弧電流和電弧電壓計(jì)算每個(gè)開斷電流對應(yīng)的燃弧能量；

5、獲取高壓開關(guān)在每個(gè)開斷電流下開斷試驗(yàn)結(jié)束后環(huán)保氣體減少的體積占比，并基于減少的體積占比獲取每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體的減少摩爾數(shù)；

6、基于每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體的減少摩爾數(shù)和對應(yīng)的燃弧能量確定每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體在單位能量下的分解摩爾數(shù)；

7、獲取充有所述環(huán)?；旌蠚怏w的目標(biāo)高壓開關(guān)在每次開斷后的實(shí)際燃弧能量，并基于所述實(shí)際燃弧能量和對應(yīng)的開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體在單位能量下的分解摩爾數(shù)，確定每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體分解量，并求和確定環(huán)保氣體分解總量；

8、根據(jù)所述環(huán)保氣體分解總量和額定摩爾數(shù)對所述目標(biāo)高壓開關(guān)的電壽命進(jìn)行評估。

9、優(yōu)選地，其中所述環(huán)?；旌蠚怏w由環(huán)保氣體和緩沖氣體混合構(gòu)成；所述環(huán)保氣體，包括：全氟異丁腈或三氟甲基磺酰氟；所述緩沖氣體，包括：二氧化碳、氧氣和/或氮?dú)狻?/p>

10、優(yōu)選地，其中所述方法利用如下方式計(jì)算額定摩爾數(shù)和環(huán)保氣體的減少摩爾數(shù)，包括：

11、

12、其中，nr為額定摩爾數(shù)；p為額定氣壓；k1為所述環(huán)?；旌蠚怏w中環(huán)保氣體的體積占比；v為高壓開關(guān)容積；nd為環(huán)保氣體的減少摩爾數(shù)；k2為環(huán)保氣體減少的體積占比；r為設(shè)定系數(shù)；t為溫度系數(shù)。

13、優(yōu)選地，其中根據(jù)所述電弧電流和電弧電壓計(jì)算每個(gè)開斷電流下的燃弧能量，包括：

14、

15、其中，ea為任一個(gè)開斷電流下的燃弧能量；n為試驗(yàn)次數(shù)；uak、iak和tak分別為第k次開斷的電弧電壓、電弧電流和電弧持續(xù)的燃弧時(shí)間。

16、優(yōu)選地，其中所述獲取高壓開關(guān)在每個(gè)開斷電流下開斷試驗(yàn)結(jié)束后環(huán)保氣體減少的體積占比，包括：

17、采用氣相色譜法或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，檢測高壓開關(guān)在每個(gè)開斷電流下開斷試驗(yàn)結(jié)束后環(huán)保氣體分解得到的特征氣體的含量，并根據(jù)所述環(huán)保氣體和特征氣體之間的含量關(guān)系，確定所述環(huán)保氣體減少的體積占比。

18、優(yōu)選地，其中所述基于所述實(shí)際燃弧能量和對應(yīng)的開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體在單位能量下的分解摩爾數(shù)，確定每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體分解量，包括：

19、na＝ea*rc4，

20、其中，na為任一個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體分解量；ea為該任一個(gè)開斷電流對應(yīng)的實(shí)際燃弧能量；rc4為該任一個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體在單位能量下的分解摩爾數(shù)。

21、優(yōu)選地，其中所述根據(jù)所述分解量和額定摩爾數(shù)對所述目標(biāo)高壓開關(guān)的電壽命進(jìn)行評估，包括：

22、若nat/nr＜p，則確定所述目標(biāo)高壓開關(guān)具有開斷能力，允許繼續(xù)使用；反之，則確定所述目標(biāo)高壓開關(guān)不具有開斷能力，已達(dá)電壽命終點(diǎn)；其中，nat為環(huán)保氣體分解總量；nr為額定摩爾數(shù)；p為預(yù)設(shè)閾值。

23、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種基于環(huán)保氣體分解率的高壓開關(guān)電壽命評估系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

24、額定摩爾數(shù)計(jì)算單元，用于計(jì)算環(huán)?；旌蠚怏w中的環(huán)保氣體的額定摩爾數(shù)；

25、燃弧能量計(jì)算單元，用于獲取將所述環(huán)?；旌蠚怏w充入高壓開關(guān)并進(jìn)行開斷試驗(yàn)后每次試驗(yàn)的電弧電流和電弧電壓，并根據(jù)所述電弧電流和電弧電壓計(jì)算每個(gè)開斷電流對應(yīng)的燃弧能量；

26、減少摩爾數(shù)計(jì)算單元，用于獲取高壓開關(guān)在每個(gè)開斷電流下開斷試驗(yàn)結(jié)束后環(huán)保氣體減少的體積占比，并基于減少的體積占比獲取每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體的減少摩爾數(shù)；

27、分解摩爾數(shù)計(jì)算單元，用于基于每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體的減少摩爾數(shù)和對應(yīng)的燃弧能量確定每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體在單位能量下的分解摩爾數(shù)；

28、環(huán)保氣體分解量確定單元，用于獲取充有所述環(huán)?；旌蠚怏w的目標(biāo)高壓開關(guān)在每次開斷后的實(shí)際燃弧能量，并基于所述實(shí)際燃弧能量和對應(yīng)的開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體在單位能量下的分解摩爾數(shù)，確定每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體分解量，并求和確定環(huán)保氣體分解總量；

29、評估單元，用于根據(jù)所述環(huán)保氣體分解總量和額定摩爾數(shù)對所述目標(biāo)高壓開關(guān)的電壽命進(jìn)行評估。

30、優(yōu)選地，其中所述環(huán)保混合氣體由環(huán)保氣體和緩沖氣體混合構(gòu)成；所述環(huán)保氣體，包括：全氟異丁腈或三氟甲基磺酰氟；所述緩沖氣體，包括：二氧化碳、氧氣和/或氮?dú)狻?/p>

31、優(yōu)選地，其中所述額定摩爾數(shù)計(jì)算單元和減少摩爾數(shù)計(jì)算單元，利用如下方式計(jì)算額定摩爾數(shù)和環(huán)保氣體的減少摩爾數(shù)，包括：

32、

33、其中，nr為額定摩爾數(shù)；p為額定氣壓；k1為所述環(huán)?；旌蠚怏w中環(huán)保氣體的體積占比；v為高壓開關(guān)容積；nd為環(huán)保氣體的減少摩爾數(shù)；k2為環(huán)保氣體減少的體積占比；r為設(shè)定系數(shù)；t為溫度系數(shù)。

34、優(yōu)選地，其中所述燃弧能量計(jì)算單元，根據(jù)所述電弧電流和電弧電壓計(jì)算每個(gè)開斷電流下的燃弧能量，包括：

35、

36、其中，ea為任一個(gè)開斷電流下的燃弧能量；n為試驗(yàn)次數(shù)；uak、i?ak和tak分別為第k次開斷的電弧電壓、電弧電流和電弧持續(xù)的燃弧時(shí)間。

37、優(yōu)選地，其中所述減少摩爾數(shù)計(jì)算單元，獲取高壓開關(guān)在每個(gè)開斷電流下開斷試驗(yàn)結(jié)束后環(huán)保氣體減少的體積占比，包括：

38、采用氣相色譜法或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，檢測高壓開關(guān)在每個(gè)開斷電流下開斷試驗(yàn)結(jié)束后環(huán)保氣體分解得到的特征氣體的含量，并根據(jù)所述環(huán)保氣體和特征氣體之間的含量關(guān)系，確定所述環(huán)保氣體減少的體積占比。

39、優(yōu)選地，其中所述環(huán)保氣體分解量確定單元，基于所述實(shí)際燃弧能量和對應(yīng)的開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體在單位能量下的分解摩爾數(shù)，確定每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體分解量，包括：

40、na＝ea*rc4，

41、其中，na為任一個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體分解量；ea為該任一個(gè)開斷電流對應(yīng)的實(shí)際燃弧能量；rc4為該任一個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體在單位能量下的分解摩爾數(shù)。

42、優(yōu)選地，其中所述評估單元，根據(jù)所述分解量和額定摩爾數(shù)對所述目標(biāo)高壓開關(guān)的電壽命進(jìn)行評估，包括：

43、若nat/nr＜p，則確定所述目標(biāo)高壓開關(guān)具有開斷能力，允許繼續(xù)使用；反之，則確定所述目標(biāo)高壓開關(guān)不具有開斷能力，已達(dá)電壽命終點(diǎn)；其中，nat為環(huán)保氣體分解總量；nr為額定摩爾數(shù)；p為預(yù)設(shè)閾值。

44、基于本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)一種基于環(huán)保氣體分解率的高壓開關(guān)電壽命評估方法中任一項(xiàng)的步驟。

45、基于本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，包括：

46、上述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)；以及

47、一個(gè)或多個(gè)處理器，用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序。

48、本發(fā)明提供了一種基于環(huán)保氣體分解率的高壓開關(guān)電壽命評估方法及系統(tǒng)，包括：計(jì)算環(huán)?；旌蠚怏w中的環(huán)保氣體的額定摩爾數(shù)；獲取將所述環(huán)保混合氣體充入高壓開關(guān)并進(jìn)行開斷試驗(yàn)后每次試驗(yàn)的電弧電流和電弧電壓，并根據(jù)所述電弧電流和電弧電壓計(jì)算每個(gè)開斷電流對應(yīng)的燃弧能量；獲取高壓開關(guān)在每個(gè)開斷電流下開斷試驗(yàn)結(jié)束后環(huán)保氣體減少的體積占比，并基于減少的體積占比獲取每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體的減少摩爾數(shù)；基于每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體的減少摩爾數(shù)和對應(yīng)的燃弧能量確定每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體在單位能量下的分解摩爾數(shù)；獲取充有所述環(huán)?；旌蠚怏w的目標(biāo)高壓開關(guān)在每次開斷后的實(shí)際燃弧能量，并基于所述實(shí)際燃弧能量和對應(yīng)的開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體在單位能量下的分解摩爾數(shù)，確定每個(gè)開斷電流對應(yīng)的環(huán)保氣體分解量，并求和確定環(huán)保氣體分解總量；根據(jù)所述環(huán)保氣體分解總量和額定摩爾數(shù)對所述目標(biāo)高壓開關(guān)的電壽命進(jìn)行評估。本發(fā)明基于環(huán)保氣體的分解量高準(zhǔn)確度地對高壓開關(guān)電壽命進(jìn)行評估，能夠?yàn)榄h(huán)保氣體高壓開關(guān)的安全可靠運(yùn)行提供技術(shù)支撐。