专利名称：一种电力设备金具电晕试验方法
技术领域：
本发明属于电力领域，涉及一种输变电工程设备试验技术，尤其是一种应用于电力设备金具电晕试验的方法。
背景技术：
为了防止电力设备金具在运行时发生电晕放电，需要通过电晕试验测量设备金具的电晕起始和熄灭电压，检验其电晕特性是否满足实际运行的要求。然而受到试验设备、场地、成本等客观条件的限制，电力设备金具进行电晕试验时无法搭建与实际结构相同的真型试验条件，只能根据相关标准及试验场条件有限地模拟实际运行工况，试验结果根据标准规定的固定参数进行修正。由于输变电工程中金电力设备具种类繁多、结构复杂且布置形式多样，现行试验方法难以全面反映不同电力设备金具的实际电晕特性。尤其对于交流 IOOOkV和直流SOOkV电压等级的电力设备金具，国内外尚无可遵循的电晕试验标准，只能参考低电压等级的方法进行试验，科学性和可靠性均难以保证，使试验结果与实际电晕特性之间有较大偏差，从而难以判断电力设备金具的电晕特性是否满足工程要求。因此，提出一种适用于各种电压等级、不同形式电力设备金具的电晕试验方法，成为电力行业亟待解决的一个关键技术问题。目前，用于电力设备金具电晕试验的场强等效电晕试验法在国内外各类文献中尚未见公开报道。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于在试验场无法布置与实际线路同等条件进行电力设备金具电晕试验新方法，有效地解决了试验场模拟实际变电站和线路设备金具电晕试验的关键技术问题，降低了成本，提高了效率，为电力设备金具的电晕试验提供了一种方法和途径。本发明的具体技术方案如下一种电力设备金具电晕试验方法，将数值计算方法引入电力设备金具电晕试验中，并依据其计算得到的电场强度对试验电压进行修正；分别根据实际运行布置及试验布置建立三维实体模型，应用数值计算方法获得金具在两种布置下的最大电场强度，将两者相比后得到试验电压的场强等效修正系数，依据该系数对试验电压进行修正。在修正后的规定试验电压下，试品无可见电晕，可判定该试品电晕试验合格。所述电力设备金具电晕试验方法，包括如下步骤(1)计算获得实际布置形式下电力设备金具表面的最大电场强度E1 ；(2)计算获得试验布置形式下电力设备金具表面的最大电场强度E2 ；(3)将步骤⑴中的E1与步骤⑵中的E2相比可得到两种布置形式下的场强等效修正系数ke，其中K = E1ZiE2;(4)应用公式Utl = kaXkeXk3XUMX，得到电力设备金具的电晕试验的规定试验电压值U。，如果最终电力设备金具的起晕电压高于U。，则判定该电力设备金具电晕试验合格；Umax-系统运行最高相电压；ka-安全裕度系数，为实际工程中金具起晕场强Ei与该工程所确定的控制场强E。 的比值Ei/E。；场强等效修正系数，为实际线路与试验布置条件下电力设备金具表面最大场强的比值；k3-气象修正系数，在环境温度为10°C 40°C，相对湿度为20% 70%的条件下， 只作空气密度修正，气象修正按下式进行。(2)
P0 273+ Z1式中p0-标准大气压强，101. 3kPa ；P1-试验时的大气压强，kPa ；tQ-标准温度，20°C ；、-试验时的温度，°C。所述步骤(1)采用有限元方法，根据输变电工程电力设备金具在实际工程中的布置形式，建立电力金具实际尺寸的三维模型，依据电力金具在实际工程中的运行状态加载最高运行相电压的峰值，运用三维有限元数值计算方法对电力设备金具及其周围空间中的电场分布进行仿真计算，并获得实际布置形式下电力设备金具表面的最大电场强度Ep所述步骤( 根据输变电工程电力设备金具在电晕试验场的布置形式，建立实际尺寸的三维计算模型，并加载与步骤(1)中相同的峰值电压，运用三维有限元数值计算方法对电力设备金具及其周围空间中的电场分布进行仿真计算，获得试验布置形式下电力设备金具表面的最大电场强度E2。本发明的场强等效电晕试验法将三维数值仿真计算方法与试验测量相结合，通过建立实际输变电工程中变电站和线路相关设备的三维仿真计算模型，依据工程系统运行电压进行加载，应用数值仿真计算方法得到所关注设备金具表面的最大电场强度；并根据试验场布置建立相关设备的三维仿真计算模型，并在相同的电压下计算对应设备金具表面的最大场强，将两者的最大场强相比得到场强等效修正系数。该系数反映了实际线路与试验布置存在的场强分布差异，可以修正试验布置存在的悬挂高度、位置、跳线、相间和周边金具对电晕试验的影响。将该修正系数与系统最高运行电压、气象修正系数、安全裕度系数相乘，可以得到电晕试验的规定试验电压。在规定试验电压下，试品无可见电晕，可判定电晕试验合格。场强等效电晕试验法与常规电晕试验法相比，场强等效电晕试验法不仅考虑了常规电晕试验法中的悬挂高度修正系数和位置修正系数，同时也考虑了跳线、相间和周边金具等影响因素。可针对各种布置方式、不同设备金具结构进行电晕试验，有效地解决了试验场模拟实际变电站和线路设备金具电晕试验的关键技术问题，降低了成本，提高了效率，为电力设备金具的电晕试验提供了一种方法和途径。
图1为本发明的IOOOkV输电线路悬垂复合绝缘子实际线路计算模型图；图2为本发明的IOOOkV输电线路悬垂复合绝缘子均压环电晕试验计算模型；其中1为杆塔；2为导线；3为绝缘子；4为均压环；5为模拟杆塔塔身；6为模拟杆塔横担-J为模拟导线；8为联板。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细描述参见图1和图2，本发明的目的在于提出一种基于在试验场无法布置与实际线路同等条件进行电力设备金具电晕试验新方法。场强等效电晕试验法依据式(1)求得电晕试验的规定试验电压值U0 U0 = kaXkeXk3XUMX (1)式中Umax-系统运行最高相电压；ka-安全裕度系数，为实际工程中金具起晕场强Ei与该工程所确定的控制场强E。 的比值Ei/E。；ke-场强等效修正系数，为实际线路与试验布置条件下金具表面最大场强的比值；k3-气象修正系数，在环境温度为10°C 40°C，相对湿度为20% 70%的条件下， 只作空气密度修正，气象修正按下式进行。
权利要求
1.一种电力设备金具电晕试验方法，其特征在于将数值计算方法引入电力设备金具电晕试验中，并依据其计算得到的电场强度对试验电压进行修正；分别根据实际运行布置及试验布置建立三维实体模型，应用数值计算方法获得金具在两种布置下的最大电场强度，将两者相比后得到试验电压的场强等效修正系数，依据该系数对试验电压进行修正；在修正后的规定试验电压下，电力设备金具无可见电晕，则判定该电力设备金具电晕试验合格。
2.如权利要求1所述电力设备金具电晕试验方法，其特征在于(1)计算获得实际布置形式下电力设备金具表面的最大电场强度E1；(2)计算获得试验布置形式下电力设备金具表面的最大电场强度E2；(3)将步骤(1)中的E1与步骤O)中的氏相比可得到两种布置形式下的场强等效修正系数ke，其中K = E1ZiE2;(4)应用公式Utl= kaXkeXk3XUMX，得到电力设备金具的电晕试验的规定试验电压值 U。，如果最终电力设备金具的起晕电压高于U。，则判定该电力设备金具电晕试验合格；Umax-系统运行最高相电压；ka-安全裕度系数，为实际工程中金具起晕场强&与该工程所确定的控制场强E。的比值 EiZEc ；ke-场强等效修正系数，为实际线路与试验布置条件下金具表面最大场强的比值；k3-气象修正系数，在环境温度为10°C 40°C，相对湿度为20% 70%的条件下，只作空气密度修正，气象修正按下式进行。^3 =Ax^H(2)P0 273 + ^式中Po"标准大气压强，101. 3kPa ；P1-试验时的大气压强，kPa;tQ-标准温度，20°C ；、-试验时的温度，°C。
3.如权利要求2所述电力设备金具电晕试验方法，其特征在于所述步骤(1)采用有限元方法，根据输变电工程电力设备金具在实际工程中的布置形式，建立电力金具实际尺寸的三维模型，依据电力金具在实际工程中的运行状态加载最高运行相电压的峰值，运用三维有限元数值计算方法对电力设备金具及其周围空间中的电场分布进行仿真计算，并获得实际布置形式下电力设备金具表面的最大电场强度Ep
4.如权利要求2所述电力设备金具电晕试验方法，其特征在于所述步骤(2)根据输变电工程电力设备金具在电晕试验场的布置形式，建立实际尺寸的三维计算模型，并加载与步骤(1)中相同的峰值电压，运用三维有限元数值计算方法对电力设备金具及其周围空间中的电场分布进行仿真计算，获得试验布置形式下电力设备金具表面的最大电场强度 E2 ο
全文摘要
本发明公开了一种电力设备金具电晕试验方法，将数值计算方法引入电力设备金具电晕试验中，并依据其计算得到的电场强度对试验电压进行修正；分别根据实际运行布置及试验布置建立三维实体模型，应用数值计算方法获得金具在两种布置下的最大电场强度，将两者相比后得到试验电压的场强等效修正系数，依据该系数对试验电压进行修正。在修正后的规定试验电压下，试品无可见电晕，可判定该试品电晕试验合格。本发明有效地解决了试验场模拟实际变电站和线路设备金具电晕试验的关键技术问题，降低了成本，提高了效率，为电力设备金具的电晕试验提供了一种方法和途径。
文档编号G01R31/12GK102445642SQ20111036699
公开日2012年5月9日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者彭宗仁, 谢天喜 申请人:西安交通大学