[發明專利]一種換流站異形金具的起暈電場校核方法

有效

• 申請號: 201910698497.1
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110516308B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 胡蓉;孫幫新;黃昆;任成林;張雪波;肖湃;謝一鳴;杜志葉
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司;武漢大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發明公開了一種換流站異形金具的起暈電場校核方法。本發明首先對換流站內部閥廳和直流場中所有金具進行全模型建模，并結合以往工程經驗制定許用場強限值；對閥廳和直流場進行全場域電場計算，挑選出場強最大值超過許用場強限值的異形金具，同時針對這些異形金具出現場強最大值部位的曲率，采用曲率半徑?起暈場強公式對其進行起暈場強計算。若某一金具的起暈場強計算結果大于其最大場強值，則不需要進行起暈試驗，否則需要通過真型試驗和電場仿真對其進行電暈校核，真型試驗盡量模擬異形金具在正常運行中所處的環境。該方法大大減少了異形金具電暈校驗試驗的次數。并通過模擬異形金具在正常運行中所處的環境，獲得更加準確的起暈場強。

技術領域

本發明屬于電磁場數值仿真計算和高電壓起暈試驗研究領域。

背景技術

換流站是直流輸電工程中直流和交流進行相互能量轉換的中樞，是直流輸電的核心部位。而換流站金具作為高壓直流換流站閥廳設備的重要組成部分，既包括套管連接金具球、均壓環、連接管母等典型金具，又含有分裂導線線夾、分裂導線間隔棒、地刀靜觸頭及一些起過渡轉接作用的異形金具，其尺寸大小不一、而且結構復雜多樣。這些金具不僅起著連接和固定換流站內閥廳和直流場中各電氣設備的作用，確保電氣設備安全正常運行，而且是確保整個直流輸電系統正常運行的重要保證。因此，換流站金具的設計水平和生產質量是保證直流輸電工程質量的重要環節。在換流站金具的設計中，必須嚴格防止電暈，避免電暈電荷的產生。電場強度是起暈判斷的一個重要依據，換流站中均壓環和連接管母等金具的起暈電場可以通過Peek公式進行估算，但是對于異形金具來說，其種類繁多，形狀各異，結構復雜，Peek公式并不適用于異形金具起暈電場的校核。目前對于異形金具的起暈電場校核主要是通過真型試驗，但是換流站內異形金具種類繁多，逐一進行起暈電場校驗試驗熬時費力且耗資巨大，而且無法考慮異形金具所在換流站中所處的真實情況，獲得的異形金具起暈電場并不準確。

針對異形金具起暈電場校核問題，本發明提出采用電場仿真和真型試驗相結合的方法對換流站異形金具進行起暈電場校驗。該方法通過對異形金具進行篩選，可以大大減少異形金具電暈試驗的次數。并通過模擬異形金具在正常運行中所處的環境，獲得更加準確的起暈場強，對換流站異形金具的設計及校核具有較強的指導意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種換流站異形金具的起暈電場校核方法，其特點是通過電場計算仿真和真型電暈試驗相結合，對換流站內閥廳和直流場中的異形金具，如分裂導線線夾、分裂導線間隔棒、地刀靜觸頭等進行起暈電場的校核。以期減少真型電暈試驗的次數，獲得更為準確的異形金具起暈電場。

本發明提供的方法主要有換流站全模型建模和全場域計算、曲率半徑-起暈場強公式、電場超標異形金具篩選、異形金具起暈試驗及其電場仿真、異形金具結構優化幾大部分組成。具體步驟如下：

步驟1：換流站全模型建模和全場域計算，具體是利用三維建模軟件Pro/Engineer建立換流站閥廳和直流場內各電氣設備3D全模型，再將3D結構模型導入ANSYS進行電場計算；得到閥廳和直流場內各種金具表面的電場分布，包括異形金具；

步驟2：電場超標異形金具篩選，具體是根據工程經驗制定金具許用場強，先挑選最大場強值超過許用場強值的異形金具，再針對場強最大值部位的曲率，采用曲率半徑-起暈場強公式對其起暈場強進行計算，公式如下：

E＝3×10^-13R⁶-5×10^-10R⁵+4×10^-7R⁴-10^-4R³+0.0242R²-1.8865R+60.691

其中，E為起暈場強(kV/cm)，R為曲率半徑(mm)

若該金具的起暈場強計算結果大于其最大場強值，則不需要進行起暈試驗，否則，進行步驟3；