[發明專利]一種納米粒子充電量的計算方法及裝置

有效

• 申請號: 201710736515.1
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107491649B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 施健;蔡漢生;賈磊;劉剛;胡上茂;馮賓;張義;廖民傳;胡泰山;李瑞顯;屈路
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

本發明涉及高壓絕緣介質領域，尤其涉及一種納米粒子充電量的計算方法及裝置，通過計算可確定納米粒子能否提高變壓器油的絕緣性能。所述方法包括：在外電場作用下，納米粒子被極化后，確定在預定時間納米粒子能被充電的區域；計算在所述區域內用于對納米粒子充電的充電電流密度；根據所述充電電流密度得到納米粒子的充電量。

技術領域

本發明涉及高壓絕緣介質領域，尤其涉及一種納米粒子充電量的計算方法及裝置。

背景技術

電力變壓器作為電力系統中能量轉換和傳輸的核心設備，其安全穩定運行關系著人們正常的生活和國家的經濟命脈，由操作沖擊導致的內絕緣放電將帶來嚴重的后果。變壓器油是一種絕緣性能優良的液體電介質，并已在電力變壓器中廣泛應用，隨著我國特高壓電網的快速發展，電力系統電壓等級不斷增加，為了節省生產成本的和空間資源，變壓器本身逐漸緊湊化，這進一步增加了變壓器絕緣的設計與制造難度；同時，變壓器油中不可避免地存在空間電荷，空間電荷的出現不一定引起擊穿，但能夠通過畸變場強，影響變壓器油的擊穿強度。

因此，從變壓器油本身出發，提高其絕緣性能，這對提升變壓器的絕緣水平和保障電力系統的安全運行具有重要的價值。例如可以通過向現有的變壓器油中添加納米粒子改性，以提高變壓器油的絕緣性能，這樣一來，計算納米粒子添加物加入變壓器油中后能否提高變壓器油的絕緣性能成為本領域技術人員必須要解決的技術難題。

發明內容

本發明的實施例提供一種納米粒子充電量的計算方法及裝置，通過計算可確定納米粒子能否提高變壓器油的絕緣性能。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

一方面，提供一種納米粒子充電量的計算方法，所述方法包括：在外電場作用下，納米粒子被極化后，確定在預定時間納米粒子能被充電的區域；計算在所述區域內用于對納米粒子充電的充電電流密度；根據所述充電電流密度得到納米粒子的充電量。

優選的，在外電場作用下，納米粒子被極化后，確定在預定時間納米粒子能被充電的區域的步驟包括：在外電場作用下，納米粒子被極化后，計算在預定時間納米粒子沿粒徑方向的電場分量；根據所述電場分量，確定納米粒子能被充電的區域。

優選的，在外電場作用下，納米粒子被極化后，計算在預定時間納米粒子沿粒徑方向的電場分量的步驟包括：根據方程計算納米粒子沿粒徑方向的電場分量E_r(r,θ)：

其中，E₀為外電場強度，R為納米粒子半徑，r為半徑方向的位置變量，Q(t)為納米粒子的充電量，ε₁為變壓器油的介電常數，σ₁為變壓器油的導電率；ε₂為納米粒子的介電常數，σ₂為納米粒子的導電率，t為時間，θ為納米粒子表面任意位置與粒心的連線和外電場方向的夾角，τ_r為馳豫時間常數，

優選的，根據所述電場分量，確定納米粒子能被充電的區域的步驟包括：根據E_r(r＝R,θ_c)＝0，得到納米粒子能被充電的區域的臨界角度θ_c：

其中，R為納米粒子半徑，Q_s為納米粒子充電完成時的飽和電量，Q_s＝-4πε₁E₀R²A(t)， Q(t)為納米粒子的充電量，ε₁為變壓器油的介電常數，σ₁為變壓器油的導電率；ε₂為納米粒子的介電常數，σ₂為納米粒子的導電率，t為預定時間，τ_r為馳豫時間常數，