[發(fā)明專利]多種時變應力作用下輸變電設備壽命評估方法

在審

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• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104537237A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 張林山;薛武;曹敏;沈鑫;周年榮;黃星;高文勝
• 申請（專利權）人: 云南電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 何健

技術領域

本發(fā)明屬于電學領域，尤其涉及在多種時變應力作用下輸變電設備壽命評估方法。

背景技術

電力系統(tǒng)可靠性是指電力系統(tǒng)按可接受的質量標準和所需數量不間斷地向電力用戶供應電力和電能的能力的量度，它始終是電力系統(tǒng)中最重要的研究問題之一。隨著現代電力系統(tǒng)規(guī)模的加大，以及用戶對電能質量要求的不斷提高，特別是國內外的幾次大停電事故的發(fā)生，電力系統(tǒng)的安全可靠性引起了人們的高度重視。電力系統(tǒng)是一個由發(fā)電機、變壓器、斷路器、輸電設備、用電設備等電氣設備組成的復雜系統(tǒng)，這些電氣設備能否安全可靠運行將直接決定著整個電力系統(tǒng)的安全性與可靠性，由此可見，電氣設備的可靠性是電力系統(tǒng)可靠性的基礎，電氣設備的可靠性評估是整個電力系統(tǒng)可靠性評估的重要組成部分。

根據我國有關電力系統(tǒng)的統(tǒng)計數據得知，2003年-2013年間，由電氣設備自身故障引起的電力系統(tǒng)事故在電力系統(tǒng)全部故障中所占的比例呈逐年增加的趨勢，每年有60％以上的電力系統(tǒng)事故是由電氣設備故障引起的。以2010年云南省為例，云南電網公司發(fā)生的較大的電力系統(tǒng)事故有30起，其中，由電氣設備故障造成的事故占21起，約為事故總數的70％。從其它國家的電力系統(tǒng)事故統(tǒng)計數據來看，情況也是這樣，根據國內外電力系統(tǒng)大停電事故原因的分析結果可知，電氣設備自身故障不僅是影響電力系統(tǒng)可靠運行的主要原因，而且是電力系統(tǒng)故障中所占比例最大的。

相比于人，電氣設備也有其壽命，即電氣設備的使用壽命。在使用壽命期間，電氣設備也會“生病”，即發(fā)生故障。在各種外力的作用下，電氣設備會產生一定的損傷，隨著損傷不斷累積，以及材料的不斷老化，強度將會不斷降低，最終使得電氣設備發(fā)生部件的損壞，甚至整體的損壞，導致電氣設備無法實現正常的功能，那么，也就標志著此電氣設備使用壽命的終止。如果可以對當前電氣設備的剩余壽命進行準確的預測，并運用合理的維護措施，便可實現電氣設備壽命的優(yōu)化。為了有效延長電氣設備的使用壽命，并為實現電氣設備的安全使用和經濟效益之間的最佳平衡提供科學依據，就需要對電氣設備，特別是變電站和電廠內輸變電設備進行剩余壽命評估，而如何科學地評估其剩余壽命是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供的多種時變應力作用下輸變電設備壽命評估方法，按照以下3個步驟進行計算：

S1：獲取輸變電設備運行時間段t內受到的持續(xù)應力，持續(xù)應力包括熱應力、電應力和機械應力，將時間段t劃分為n個單位時間段t_Δ，記為t₁，t₂…t_n，其中的熱應力以第一熱點溫度θ₁，θ₂…，θ_n表示，電應力以第一場強E₁，E₂…E_n表示，機械應力以第一機械應力M₁，M₂…，M_n表示；

獲取輸變電設備運行時間段t內受到的隨機應力，隨機應力包括過負荷沖擊應力、雷電沖擊應力和外部短路沖擊應力，其中過負荷沖擊應力以輸變電設備第二熱點溫度θ_o1，θ_o2…，θ_ox和相應的過負荷沖擊次數n_o1，n_o2…，n_ox表示，雷電沖擊應力以第二電壓U_l1，U_l2…，U_lx和相應的雷電沖擊次數n_l1，n_l2…，n_lx表示，外部短路沖擊應力以第二電流I_s1，I_s2…，I_sx和相應的短路沖擊次數n_s1，n_s2…，n_sx表示；

S2：對熱應力，根據阿倫紐斯模型，分別計算在第一熱點溫度θ₁，θ₂…，θ_n下的輸變電設備熱使用壽命計算如式(1)所示：