[發(fā)明專利]一種模擬GIS絕緣子表面金屬顆粒缺陷運動的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110267038.5
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113109673B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 許淵;李星;劉衛(wèi)東;袁帥;畢建剛;田洪迅;葛棟;任敬國;吳旭濤;李杰;趙科;弓艷朋;杜非;常文治;季嚴松;于浩;劉媛;孫景文;馬波;王峰;王廣真;付德慧;邵明鑫
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;清華大學;國網山東省電力公司;國網寧夏電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗樓

本發(fā)明公開了一種GIS絕緣子表面金屬顆粒缺陷模擬運動的方法，屬于輸變電設備狀態(tài)傳感領域。本發(fā)明包括：獲取模擬的金屬顆粒尺寸和形狀數(shù)據(jù)，確定金屬顆粒模型以及橫截面面積及質量；通過金屬顆粒模型運動方向，以及金屬顆粒模型與絕緣子表面的摩擦系數(shù)；通過電磁鐵的中心軸線與金屬顆粒模型的中心軸線重合，確定獲取金屬顆粒模型與電磁鐵的水平距離和電流大小及方向，對GIS施加電壓，確定金屬顆粒模型的運動距離，電磁鐵施加的電流和運動速度的比例關系，根據(jù)金屬顆粒模擬運動的運動方向、運動距離和運動速度，及電磁鐵的施加的電流，模擬GIS絕緣子表面金屬顆粒的缺陷運動。本發(fā)明可以廣泛應用于GIS絕緣子表面金屬顆粒缺陷模擬運動。

技術領域

本發(fā)明涉及輸變電設備狀態(tài)傳感領域，并且更具體地，涉及一種模擬GIS絕緣子表面金屬顆粒缺陷運動的方法。

背景技術

氣體絕緣開關設備GIS(Gas?Insulated?Switchgear)是電力系統(tǒng)的關鍵設備，其主要功能是切除電力系統(tǒng)故障和改變系統(tǒng)運行方式。隨著我國電網規(guī)模增大，GIS絕緣放電故障頻發(fā)，其中金屬顆粒誘發(fā)的放電故障占比最高，占比達57％，主要原因之一為GIS開關操作期間氣室內部金屬顆粒在電場力及機械力等多物理場作用下運動狀態(tài)發(fā)生改變，導致電場畸變引發(fā)絕緣擊穿，主要包括兩類，一類是GIS金屬殼體上的金屬顆粒運動誘發(fā)放電，一類是GIS絕緣子上金屬顆粒運動誘發(fā)放電。

為研究金屬顆粒運動誘發(fā)GIS放電的發(fā)生發(fā)展過程，如何在電場力及機械力等多物理場作用下等效模擬金屬顆粒運動是實驗研究的基礎。對于GIS金屬殼體上的金屬顆粒運動誘發(fā)放電，以往開展了大量研究，由于GIS金屬殼體上的金屬顆粒在電場作用下容易通過金屬殼體獲得電荷，在電場力作用下，通過持續(xù)提高實驗電壓就可以使帶電荷的金屬顆粒運動，運動方向始終沿電場力方向，并通過調節(jié)電壓大小控制金屬顆粒運動速度，進而實現(xiàn)GIS金屬殼體上金屬顆粒運動的模擬。而對于GIS絕緣子上金屬顆粒運動誘發(fā)放電，以往研究較少，由于GIS絕緣子表面的金屬顆粒很難從絕緣子上獲得電荷，因此難以在電場力作用下發(fā)生運動，而其他通過外部施加沖擊振動使金屬顆粒運動的方法隨機性太大，難以控制顆粒的運動方向和運動速度，實驗效率極低，導致研究很難開展。

發(fā)明內容

本發(fā)明是根據(jù)控制GIS殼體外部電磁鐵的電流的大小、方向和時間控制GIS絕緣子表面永磁金屬顆粒的運動方向和速度，實現(xiàn)GIS絕緣子表面金屬顆粒缺陷的運動模擬而提出了一種模擬GIS絕緣子表面金屬顆粒缺陷運動的方法，包括：

獲取模擬的金屬顆粒尺寸和形狀數(shù)據(jù)，根據(jù)尺寸和形狀數(shù)據(jù)，確定金屬顆粒模型，并確定金屬顆粒模型的橫截面面積及質量；

把金屬顆粒模型放置在絕緣子表面，使金屬顆粒模型運動，獲取金屬顆粒模型運動時的絕緣子表面傾斜角度和金屬顆粒模型的運動方向，根據(jù)絕緣子表面傾斜角度和金屬顆粒模型的運動方向，獲取金屬顆粒模型與絕緣子表面的摩擦系數(shù)；

將放置有金屬顆粒模型的絕緣子與電磁鐵安裝在GIS殼體外部，使電磁鐵的中心軸線與金屬顆粒模型的中心軸線重合，確定金屬顆粒模型與電磁鐵的水平距離；

調整電磁鐵的電流大小及方向，確定金屬顆粒模型沿中心軸線方向向絕緣子中心運動時的電流；

根據(jù)橫截面面積及質量，摩擦系數(shù)，水平距離和電流，確定電磁鐵與金屬顆粒模型的磁感應系數(shù)；

將金屬顆粒模型放置于封閉GIS中的目標位置，對GIS施加電壓，確定金屬顆粒模型的運動距離，電磁鐵施加的電流和運動速度；

確定金屬顆粒模型的運動距離，電磁鐵施加的電流和運動速度的比例關系，根據(jù)比例關系，確定金屬顆粒模擬運動的運動方向、運動距離和運動速度，及電磁鐵的施加的電流；

根據(jù)金屬顆粒模擬運動的運動方向、運動距離和運動速度，及電磁鐵的施加的電流，模擬GIS絕緣子表面金屬顆粒的缺陷運動。

可選的，金屬顆粒模型采用金屬永磁材料。