CN104316850A - 一种交流线路金具电晕放电电压的修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交流线路金具电晕放电电压的修正方法，该方法包括下述步骤：1)确定交流线路金具电晕放电电压与模拟海拔高度之间关系的特性曲线；2)确定不同模拟海拔高度下的海拔修正因数K_a；3)通过海拔修正因数K_a将模拟海拔下交流线路金具电晕放电电压U_H(i)与平原地区放电电压U_o(i)相关联，建立数学模型，找出满足U_o(i)＝K_aU_H(i)的海拔修正因数K_a值；4)设定海拔修正因数K_a＝f(α,β,...,ζ)；5)确定α、β、...、ζ值；6)海拔修正不同结构型式交流线路金具电晕放电电压。该方法可以提供满足实际运行需求的线路金具尺寸和设计依据，同时为交流线路金具优化和改进工作提供基础数据和参考，该方法对实际试验结果修正偏差小，修正结果满足交流线路金具电气试验需求。

Description

一种交流线路金具电晕放电电压的修正方法

技术领域

本发明涉及一种交流输电工程的修正方法，具体讲涉及一种交流线路金具电晕放电电压的修正方法。

背景技术

影响高压输电工程交流线路金具电晕放电电压的因素有很多，如电极形状及其表面光滑程度、污秽程度等，以上为内部因素，在开展交流线路金具电晕试验前，可以通过人为因素将这些影响减到最小。另外，电晕放电会受到周围大气条件，如空气密度、温度、湿度、风力等外部因素影响，其中空气密度影响相对较大，海拔高度越高，空气密度越小，空气中电子平均自由行程越长，电晕起始电压或起始电位梯度越小，且电晕放电水平或电晕强度会越大，从而电晕产生可听噪声和无线电干扰越大。进行高海拔输电工程交流线路金具设计时，需考虑海拔高度影响，利用合适海拔修正方法选择能够满足高海拔运行要求的线路金具尺寸。

目前，交流线路金具电晕放电电压的海拔修正方法有多种，但各种方法对实际试验结果修正偏差较大，修正结果无法满足交流线路金具电气试验需求，因此现有国家、国际标准推荐方法不适合作为线路金具通用的海拔修正方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种交流线路金具电晕放电电压的修正方法，该方法可以提供满足实际运行需求的线路金具尺寸和设计依据，同时为交流线路金具优化和改进工作提供基础数据和参考，该方法对实际试验结果修正偏差小，修正结果满足交流线路金具电气试验需求。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种交流线路金具电晕放电电压的修正方法，所述交流线路金具包括耐张屏蔽环、钟罩式防振锤、音叉式防振锤、间隔棒和悬垂线夹，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

1)确定交流线路金具电晕放电电压与模拟海拔高度之间关系的特性曲线；

2)确定不同模拟海拔高度下的海拔修正因数K_a；

3)建立满足U_o(i)＝K_aU_H(i)的数学模型(数学模型指的是U_o(i)＝K_aU_H(i)以及下文涉及到的数学表达式包括偏微分方程等)，其中：U_o(i)为平原地区放电电压；U_H(i)为模拟海拔高度下交流线路金具电晕放电电压；K_a为修正因数；

4)设定海拔修正因数K_a＝f(α,β,…,ζ)，其中α、β、…、ζ均为待求系数(交流线路金具海拔修正因数拟合分析包括线性、指数拟合和多项式拟合等)；

5)确定待求系数α、β、…、ζ值；

6)海拔修正不同结构型式交流线路金具电晕放电电压。

进一步地，所述步骤1)中，按照交流线路金具电晕试验布置方法，将交流线路金具布置在模拟海拔高度的试验线段上，用交流线路金具电晕放电特性，获得交流线路金具电晕放电电压与模拟海拔高度之间关系特性曲线；海拔高度范围为0-4300m。

进一步地，所述步骤2)中，根据步骤1)所述的交流线路金具电晕放电电压与模拟海拔高度之间关系特性曲线，以模拟平原地区试验电压值作为参考值，将不同模拟海拔高度下交流线路金具电晕放电电压值除参考值，得到不同模拟海拔高度下的海拔修正因数K_a。

进一步地，所述步骤5)中，通过计算求解满足下列偏微分方程的α、β、…、ζ值：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-f(\mathrm{\α},\mathrm{\β},...,\mathrm{\ζ})U_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\α}}=0\\ \frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-f(\mathrm{\α},\mathrm{\β},...,\mathrm{\ζ})U_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\β}}=0\\ .\\ .\\ .\\ \frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-f(\mathrm{\α},\mathrm{\β},...,\mathrm{\ζ})U_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\ζ}}=0\end{array}\right.$      ①。

进一步地，所述步骤6)中，根据不同的α、β、…、ζ值海拔修正不同结构型式交流线路金具(不同结构型式指的是耐张屏蔽环、钟罩式防振锤、音叉式防振锤、间隔棒和悬垂线夹这5种形式)电晕放电电压。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

本发明提供的交流线路金具电晕放电电压的修正方法，以330kV交流输电工程线路金具为说明对象，根据不同模拟海拔高度试验结果进行数学建模分析，提出一种满足0-4300m海拔修正需求的通用修正方法，并结合具体算例加以阐述，利用该方法可以提供满足实际运行需求的线路金具尺寸和设计依据，同时为交流线路金具优化和改进工作提供基础数据和参考，且该方法对实际试验结果修正偏差小，修正结果满足交流线路金具电气试验需求。

附图说明

图1是本发明提供的不同模拟海拔高度下屏蔽环电晕放电电压试验结果示意图；

图2是本发明提供的不同模拟海拔高度下防振锤电晕放电电压试验结果示意图；

图3是本发明提供的不同模拟海拔高度下间隔棒电晕放电电压试验结果示意图；

图4是本发明提供的不同模拟海拔高度下悬垂线夹电晕放电电压试验结果示意图；

图5是本发明提供的交流线路金具电晕放电电压的修正方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的交流线路金具电晕放电电压的修正方法的流程图如图5所示，具体实施步骤如下：

1)按照交流交流线路金具电晕试验布置方法，将交流输电工程线路金具布置在模拟试验线段上，通过开展交流线路金具电晕放电特性试验研究，获得交流线路金具的电晕放电电压与模拟海拔高度之间关系特性曲线；

2)根据电晕放电电压与模拟海拔高度之间关系特性曲线，以模拟平原地区试验电压值作为参考值，将不同模拟海拔高度下交流线路金具电晕放电电压值除该参考值，得到不同模拟海拔高度下的海拔修正因数K_a；

3)通过海拔修正因数K_a将模拟海拔高度下交流线路金具电晕放电电压U_H(i)与平原地区放电电压U_o(i)相关联，建立数学模型，找出满足U_o(i)＝K_aU_H(i)的海拔修正因数K_a值；

4)设海拔修正因数K_a＝f(α,β,…,ζ)(交流线路金具海拔修正因数拟合分析包括线性、指数拟合和多项式拟合等)；

5)通过计算求出满足下列偏微分方程待求系数α、β、…、ζ值：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-f(\mathrm{\α},\mathrm{\β},...,\mathrm{\ζ})U_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\α}}=0\\ \frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-f(\mathrm{\α},\mathrm{\β},...,\mathrm{\ζ})U_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\β}}=0\\ .\\ .\\ .\\ \frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-f(\mathrm{\α},\mathrm{\β},...,\mathrm{\ζ})U_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\ζ}}=0\end{array}\right.;$      ①。

6)对应于不同结构型式交流线路金具电晕放电电压的海拔修正，只需要选择不同的α、β、…、ζ值即可。

实施例

通过在特高压交流试验基地环境气候实验室开展金具可见电晕试验，选择耐张屏蔽环、钟罩式防振锤、音叉式防振锤、间隔棒和悬垂线夹5种不同类型交流输电工程典型线路金具作为被试品，各试品电晕放电电压试验结果见图1-图4所示。其中：图1是本发明提供的不同模拟海拔高度下屏蔽环电晕放电电压试验结果示意图；图2是本发明提供的不同模拟海拔高度下防振锤电晕放电电压试验结果示意图；图3是本发明提供的不同模拟海拔高度下间隔棒电晕放电电压试验结果示意图；图4是本发明提供的不同模拟海拔高度下悬垂线夹电晕放电电压试验结果示意图。

从不同模拟海拔高度下交流线路金具电晕放电电压和海拔高度关系曲线中看出，随着海拔升高，电晕放电电压呈下降趋势，且不同类型交流线路金具均呈现相同规律。鉴于此，为说明方便，本发明在分析总结大量试验数据基础上，总结交流线路金具放电电压随海拔高度变化规律，给出适用于不同交流线路金具的通用海拔修正公式。

下面对交流线路金具海拔修正因数分析时采用指数拟合型式算例进行详细阐述。根据拟合曲线表达式并经适当变换，给出海拔修正因数指数拟合型式数学表达式为：

K_a＝θe^ρH/1000

其中，K_a为海拔修正因数；θ、ρ为待求系数；e＝2.718；H为海拔高度，单位为m。分别计算满足下列偏微分方程组的θ、ρ值：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-{\mathrm{\θe}}^{\mathrm{\ρH}}{U}_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\θ}}=0\\ \frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-{\mathrm{\θe}}^{\mathrm{\ρH}}{U}_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\ρ}}=0\end{array}\right.$

对应不同结构型式交流线路金具可以计算出相应待求系数，取各系数算数平均值后得出θ＝1.004，ρ＝0.087。带入相应系数后海拔因数指数型式数学表达式为：

K_a＝1.004e^0.087H(H在0-4300m之间)；

采用该表达式后，通过对比分析试验结果的修正误差可知，对试验研究所采用的耐张屏蔽环、钟罩式防振锤、音叉式防振锤、间隔棒和悬垂线夹5种不同类型交流输电工程典型交流线路金具电晕放电电压修正误差绝对值可以控制在5％以内，修正结果优于现有国家、国际标准中推荐的海拔修正方法，推荐工程参考使用。

本发明提供一种交流输电工程线路金具电晕放电电压海拔修正方法，该方法是一种基于特高压交流试验基地环境气候试验室内开展的模拟海拔下交流线路金具电晕放电特性试验数据提出的，可用于高海拔交流输电工程线路金具设计与优化选型。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种交流线路金具电晕放电电压的修正方法，所述交流线路金具包括耐张屏蔽环、钟罩式防振锤、音叉式防振锤、间隔棒和悬垂线夹，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

1)确定交流线路金具电晕放电电压与模拟海拔高度之间关系的特性曲线；

2)确定不同模拟海拔高度下的海拔修正因数K_a；

3)建立满足U_o(i)＝K_aU_H(i)的数学模型，其中：U_o(i)为平原地区放电电压；U_H(i)为模拟海拔高度下交流线路金具电晕放电电压；K_a为修正因数；

4)设定海拔修正因数K_a＝f(α,β,…,ζ)，其中α、β、…、ζ均为待求系数；

5)确定待求系数α、β、…、ζ值；

6)海拔修正不同结构型式交流线路金具电晕放电电压。

2.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤1)中，按照交流线路金具电晕试验布置方法，将交流线路金具布置在模拟海拔高度的试验线段上，用交流线路金具电晕放电特性，获得交流线路金具电晕放电电压与模拟海拔高度之间关系特性曲线；海拔高度范围为0-4300m。

3.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤2)中，根据步骤1)所述的交流线路金具电晕放电电压与模拟海拔高度之间关系特性曲线，以模拟平原地区试验电压值作为参考值，将不同模拟海拔高度下交流线路金具电晕放电电压值除参考值，得到不同模拟海拔高度下的海拔修正因数K_a。

4.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤5)中，通过计算求解满足下列偏微分方程的α、β、…、ζ值：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-f(\mathrm{\α},\mathrm{\β},\·\·\·,\mathrm{\ζ})U_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\α}}=0\\ \frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-f(\mathrm{\α},\mathrm{\β},\·\·\·,\mathrm{\ζ})U_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\β}}=0\\ \·\\ \·\\ \·\\ \frac{\∂\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{[U_O\left(i\right)-f(\mathrm{\α},\mathrm{\β},\·\·\·,\mathrm{\ζ})U_H\left(i\right)]}^2}{\∂\mathrm{\ζ}}=0\end{array}\right.$ ①。

5.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤6)中，根据不同的α、β、…、ζ值海拔修正不同结构型式交流线路金具电晕放电电压。