專利名稱：一種電力設備金具電暈試驗方法
技術領域：
本發明屬于電力領域，涉及一種輸變電工程設備試驗技術，尤其是一種應用于電力設備金具電暈試驗的方法。
背景技術：
為了防止電力設備金具在運行時發生電暈放電，需要通過電暈試驗測量設備金具的電暈起始和熄滅電壓，檢驗其電暈特性是否滿足實際運行的要求。然而受到試驗設備、場地、成本等客觀條件的限制，電力設備金具進行電暈試驗時無法搭建與實際結構相同的真型試驗條件，只能根據相關標準及試驗場條件有限地模擬實際運行工況，試驗結果根據標準規定的固定參數進行修正。由于輸變電工程中金電力設備具種類繁多、結構復雜且布置形式多樣，現行試驗方法難以全面反映不同電力設備金具的實際電暈特性。尤其對于交流 IOOOkV和直流SOOkV電壓等級的電力設備金具，國內外尚無可遵循的電暈試驗標準，只能參考低電壓等級的方法進行試驗，科學性和可靠性均難以保證，使試驗結果與實際電暈特性之間有較大偏差，從而難以判斷電力設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、不同形式電力設備金具的電暈試驗方法，成為電力行業亟待解決的一個關鍵技術問題。目前，用于電力設備金具電暈試驗的場強等效電暈試驗法在國內外各類文獻中尚未見公開報道。
發明內容
本發明的目的在于提出一種基于在試驗場無法布置與實際線路同等條件進行電力設備金具電暈試驗新方法，有效地解決了試驗場模擬實際變電站和線路設備金具電暈試驗的關鍵技術問題，降低了成本，提高了效率，為電力設備金具的電暈試驗提供了一種方法和途徑。本發明的具體技術方案如下一種電力設備金具電暈試驗方法，將數值計算方法引入電力設備金具電暈試驗中，并依據其計算得到的電場強度對試驗電壓進行修正；分別根據實際運行布置及試驗布置建立三維實體模型，應用數值計算方法獲得金具在兩種布置下的最大電場強度，將兩者相比后得到試驗電壓的場強等效修正系數，依據該系數對試驗電壓進行修正。在修正后的規定試驗電壓下，試品無可見電暈，可判定該試品電暈試驗合格。所述電力設備金具電暈試驗方法，包括如下步驟(1)計算獲得實際布置形式下電力設備金具表面的最大電場強度E1 ；(2)計算獲得試驗布置形式下電力設備金具表面的最大電場強度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強等效修正系數ke，其中K = E1ZiE2;(4)應用公式Utl = kaXkeXk3XUMX，得到電力設備金具的電暈試驗的規定試驗電壓值U。，如果最終電力設備金具的起暈電壓高于U。，則判定該電力設備金具電暈試驗合格；Umax-系統運行最高相電壓；ka-安全裕度系數，為實際工程中金具起暈場強Ei與該工程所確定的控制場強E。 的比值Ei/E。；場強等效修正系數，為實際線路與試驗布置條件下電力設備金具表面最大場強的比值；k3-氣象修正系數，在環境溫度為10°C 40°C，相對濕度為20% 70%的條件下， 只作空氣密度修正，氣象修正按下式進行。(2)
P0 273+ Z1式中p0-標準大氣壓強，101. 3kPa ；P1-試驗時的大氣壓強，kPa ；tQ-標準溫度，20°C ；、-試驗時的溫度，°C。所述步驟(1)采用有限元方法，根據輸變電工程電力設備金具在實際工程中的布置形式，建立電力金具實際尺寸的三維模型，依據電力金具在實際工程中的運行狀態加載最高運行相電壓的峰值，運用三維有限元數值計算方法對電力設備金具及其周圍空間中的電場分布進行仿真計算，并獲得實際布置形式下電力設備金具表面的最大電場強度Ep所述步驟( 根據輸變電工程電力設備金具在電暈試驗場的布置形式，建立實際尺寸的三維計算模型，并加載與步驟(1)中相同的峰值電壓，運用三維有限元數值計算方法對電力設備金具及其周圍空間中的電場分布進行仿真計算，獲得試驗布置形式下電力設備金具表面的最大電場強度E2。本發明的場強等效電暈試驗法將三維數值仿真計算方法與試驗測量相結合，通過建立實際輸變電工程中變電站和線路相關設備的三維仿真計算模型，依據工程系統運行電壓進行加載，應用數值仿真計算方法得到所關注設備金具表面的最大電場強度；并根據試驗場布置建立相關設備的三維仿真計算模型，并在相同的電壓下計算對應設備金具表面的最大場強，將兩者的最大場強相比得到場強等效修正系數。該系數反映了實際線路與試驗布置存在的場強分布差異，可以修正試驗布置存在的懸掛高度、位置、跳線、相間和周邊金具對電暈試驗的影響。將該修正系數與系統最高運行電壓、氣象修正系數、安全裕度系數相乘，可以得到電暈試驗的規定試驗電壓。在規定試驗電壓下，試品無可見電暈，可判定電暈試驗合格。場強等效電暈試驗法與常規電暈試驗法相比，場強等效電暈試驗法不僅考慮了常規電暈試驗法中的懸掛高度修正系數和位置修正系數，同時也考慮了跳線、相間和周邊金具等影響因素。可針對各種布置方式、不同設備金具結構進行電暈試驗，有效地解決了試驗場模擬實際變電站和線路設備金具電暈試驗的關鍵技術問題，降低了成本，提高了效率，為電力設備金具的電暈試驗提供了一種方法和途徑。
圖1為本發明的IOOOkV輸電線路懸垂復合絕緣子實際線路計算模型圖；圖2為本發明的IOOOkV輸電線路懸垂復合絕緣子均壓環電暈試驗計算模型；其中1為桿塔；2為導線；3為絕緣子；4為均壓環；5為模擬桿塔塔身；6為模擬桿塔橫擔-J為模擬導線；8為聯板。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述參見圖1和圖2，本發明的目的在于提出一種基于在試驗場無法布置與實際線路同等條件進行電力設備金具電暈試驗新方法。場強等效電暈試驗法依據式(1)求得電暈試驗的規定試驗電壓值U0 U0 = kaXkeXk3XUMX (1)式中Umax-系統運行最高相電壓；ka-安全裕度系數，為實際工程中金具起暈場強Ei與該工程所確定的控制場強E。 的比值Ei/E。；ke-場強等效修正系數，為實際線路與試驗布置條件下金具表面最大場強的比值；k3-氣象修正系數，在環境溫度為10°C 40°C，相對濕度為20% 70%的條件下， 只作空氣密度修正，氣象修正按下式進行。
權利要求
1.一種電力設備金具電暈試驗方法，其特征在于將數值計算方法引入電力設備金具電暈試驗中，并依據其計算得到的電場強度對試驗電壓進行修正；分別根據實際運行布置及試驗布置建立三維實體模型，應用數值計算方法獲得金具在兩種布置下的最大電場強度，將兩者相比后得到試驗電壓的場強等效修正系數，依據該系數對試驗電壓進行修正；在修正后的規定試驗電壓下，電力設備金具無可見電暈，則判定該電力設備金具電暈試驗合格。
2.如權利要求1所述電力設備金具電暈試驗方法，其特征在于(1)計算獲得實際布置形式下電力設備金具表面的最大電場強度E1；(2)計算獲得試驗布置形式下電力設備金具表面的最大電場強度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強等效修正系數ke，其中K = E1ZiE2;(4)應用公式Utl= kaXkeXk3XUMX，得到電力設備金具的電暈試驗的規定試驗電壓值 U。，如果最終電力設備金具的起暈電壓高于U。，則判定該電力設備金具電暈試驗合格；Umax-系統運行最高相電壓；ka-安全裕度系數，為實際工程中金具起暈場強&與該工程所確定的控制場強E。的比值 EiZEc ；ke-場強等效修正系數，為實際線路與試驗布置條件下金具表面最大場強的比值；k3-氣象修正系數，在環境溫度為10°C 40°C，相對濕度為20% 70%的條件下，只作空氣密度修正，氣象修正按下式進行。^3 =Ax^H(2)P0 273 + ^式中Po"標準大氣壓強，101. 3kPa ；P1-試驗時的大氣壓強，kPa;tQ-標準溫度，20°C ；、-試驗時的溫度，°C。
3.如權利要求2所述電力設備金具電暈試驗方法，其特征在于所述步驟(1)采用有限元方法，根據輸變電工程電力設備金具在實際工程中的布置形式，建立電力金具實際尺寸的三維模型，依據電力金具在實際工程中的運行狀態加載最高運行相電壓的峰值，運用三維有限元數值計算方法對電力設備金具及其周圍空間中的電場分布進行仿真計算，并獲得實際布置形式下電力設備金具表面的最大電場強度Ep
4.如權利要求2所述電力設備金具電暈試驗方法，其特征在于所述步驟(2)根據輸變電工程電力設備金具在電暈試驗場的布置形式，建立實際尺寸的三維計算模型，并加載與步驟(1)中相同的峰值電壓，運用三維有限元數值計算方法對電力設備金具及其周圍空間中的電場分布進行仿真計算，獲得試驗布置形式下電力設備金具表面的最大電場強度 E2 ο
全文摘要
本發明公開了一種電力設備金具電暈試驗方法，將數值計算方法引入電力設備金具電暈試驗中，并依據其計算得到的電場強度對試驗電壓進行修正；分別根據實際運行布置及試驗布置建立三維實體模型，應用數值計算方法獲得金具在兩種布置下的最大電場強度，將兩者相比后得到試驗電壓的場強等效修正系數，依據該系數對試驗電壓進行修正。在修正后的規定試驗電壓下，試品無可見電暈，可判定該試品電暈試驗合格。本發明有效地解決了試驗場模擬實際變電站和線路設備金具電暈試驗的關鍵技術問題，降低了成本，提高了效率，為電力設備金具的電暈試驗提供了一種方法和途徑。
文檔編號G01R31/12GK102445642SQ20111036699
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者彭宗仁, 謝天喜 申請人:西安交通大學