CN107390066B - 判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气体绝缘输电线路罐体及判断其内微粒运动状态的方法及装置,该判断方法包括:根据喷涂层与微粒之间的电场强度判断电子崩是否开始增长;当电子崩开始增长时,计算电子崩头部电荷数并根据此值判断微粒与喷涂层之间是否发生局部放电;当微粒与喷涂层之间发生局部放电时,根据喷涂层与微粒之间的电场力判断微粒是否发生运动。本发明通过对气体绝缘输电线路喷涂层与微粒的相关参数的判断,只有三个参数均满足对应条件时,气体绝缘输电线路喷涂层微粒才满足运动的条件,可及时了解气体绝缘输电线路喷涂层微粒的运动状态,检验气体绝缘输电线路喷涂层是否符合要求,从而防止气体绝缘输电线路内部绝缘击穿事故的发生。

Description

判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统输电线路技术领域,具体而言,涉及一种判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法及装置。
背景技术
由于气体绝缘输电线路(Gas-insulated transmission line,GIL)具有输送容量大、安全可靠性高、使用寿命长、占地面积小等优点,目前,在建设架空线路难度大、征地困难等特殊环境场合得到了广泛的应用,同时成为未来大规模、高电压输电的发展趋势。但是,GIL在生产、运输、安装和运行过程中,不可避免地混入一些导电微粒,在GIL内受到电场力作用下,微粒会发生运动,使得GIL内局部场强发生畸变,甚至可能导致GIL内部绝缘击穿事故。
目前,通过在GIL罐体内壁涂刷涂料以便抑制GIL罐体内微粒的运动。但是,GIL罐体内壁涂刷涂料后,涂料层使得GIL内电场强度的分布发生变化,由于目前无法判断GIL内微粒的运动,致使无法对GIL内微粒进行及时抑制或调整。
发明内容
鉴于此,本发明提出了一种判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,旨在解决现有方法中无法判断设置有喷涂层的气体线路绝缘输电线路内微粒运动状态的问题。
一个方面,本发明提出了一种判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,该判断方法包括如下步骤:根据喷涂层与微粒之间的电场强度判断电子崩是否开始增长;当所述电子崩开始增长时,计算电子崩头部电荷数,并根据此值判断所述微粒与喷涂层之间是否发生局部放电;当所述微粒与所述喷涂层之间发生局部放电时,根据所述喷涂层与所述微粒之间的电场力判断所述微粒是否发生运动。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,所述喷涂层与所述微粒之间的电场强度E的计算公式为:
Figure GDA0002493942830000021
其中,
Figure GDA0002493942830000022
为所述喷涂层与所述微粒之间的电位差,z为所述喷涂层与所述微粒之间的距离,z=0为所述微粒位于所述喷涂层的底端,z=d为所述微粒位于所述喷涂层的顶端,V0为所述喷涂层顶端处的电势,D为电位移矢法向分量,S为微粒表面,D1n为所述微粒表面边界处气体侧的电位移矢法向分量,E1t为所述微粒表面边界处气体侧的电位移矢切向分量,D2n为所述微粒表面边界处薄膜侧的电位移矢法向分量。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,根据所述喷涂层与所述微粒之间的电场强度判断电子崩是否开始增长,具体包括:若所述喷涂层与所述微粒之间满足:α-η>0,则电子崩开始增长;其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数,η为SF6气体的附着系数。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,所述电子崩头部电荷数Ne的计算公式为:
Figure GDA0002493942830000023
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,所述微粒的最外层边界满足α=η时,所述电子崩头部电荷数Ne的计算公式为:
Figure GDA0002493942830000031
其中,e为元电荷,e=-1.62×10-19C,ri为第i次计算所述电子崩的头部半径,Di为第i次计算的电子的扩散系数,Ti为第i次计算的电子崩形成时间,Vei为第i次计算的电子漂移速度,Ei第i次计算的电场强度,p为气体的压力,xi为Ti时间内带电微粒与涂层间局部放电时所述电子崩头部的位置,Nei为第i次计算的所述电子崩的头部电荷数,Nei,i+1为电子崩头部电荷数增量系数;ESCi为第i次计算的电子产生的空间电荷场,Ei'第i次计算根据空间电荷计算的电场强度,ε0为真空介电常数,εr为所述喷涂层的介电常数。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,所述计算电子崩头部电荷数,并根据此值判断所述微粒与喷涂层间是否发生局部放电,具体包括:如果所述电子崩头部电荷数Ne满足气体电离条件:Ne>K,则微粒与喷涂层间发生局部放电;其中,K为SF6气体的气体放电常数,K=10.5。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,在运动判断过程中,所述喷涂层与所述微粒之间的电场力FC的计算公式为:FC=∫SM dS,其中,M为所述喷涂层与所述微粒的表面麦克斯韦应力,S为微粒表面。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,在运动判断过程中,如果所述喷涂层与所述微粒之间的电场力判断所述喷涂层微粒是否发生运动,具体包括:如果所述喷涂层与所述微粒之间的电场力FC满足FC>G,则所述微粒启举运动;其中,G为所述微粒的重力。
本发明提供的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,通过喷涂层与微粒之间电场强度判断电子崩的增长,通过电子崩头部电荷数判断微粒与喷涂层之间的局部放电,通过微粒的电场力判断微粒的运动状态。
尤其是,本发明中通过对气体绝缘输电线路喷涂层与微粒相关的三个参数的计算和判断,只有该三个参数均满足对应条件时,气体绝缘输电线路喷涂层微粒才满足运动的条件,判断方式简单方便,可及时了解到气体绝缘输电线路喷涂层微粒的运动状态,以便检验气体绝缘输电线路喷涂层是否符合要求,从而防止气体绝缘输电线路内部绝缘击穿事故的发生。
另一方面,本发明提出了一种判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,该判断装置包括:电子崩判断模块,用于根据喷涂层与微粒之间的电场强度判断电子崩是否开始增长;放电判断模块,用于当所述电子崩开始增长时,计算电子崩头部电荷数,并根据此值判断所述喷涂层与所述微粒之间是否发生局部放电;运动判断模块,用于当所述微粒与所述喷涂层间发生局部放电时,根据所述喷涂层与所述微粒之间的电场力判断所述微粒是否发生运动。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,所述电子崩判断模块具体用于按下式计算所述喷涂层与所述微粒之间的电场强度E:
Figure GDA0002493942830000041
其中,
Figure GDA0002493942830000042
为所述喷涂层与所述微粒之间的电位,z为所述喷涂层与所述微粒之间的距离,z=0为所述微粒位于所述喷涂层的底端,z=d为所述微粒位于所述喷涂层的顶端,V0为所述喷涂层顶端处的电势,D为电位移矢法向分量,S为微粒表面,D1n为所述喷涂层表面边界处气体侧的电位移矢法向分量,E1t为所述喷涂层表面边界处气体侧的电位移矢切向分量,D2n为所述喷涂层表面边界处薄膜侧的电位移矢法向分量。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,所述电子崩判断模块具体用于若所述喷涂层与所述微粒之间满足:α-η>0,则判断电子崩开始增长;其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数,η为SF6气体的附着系数。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,所述计算电子崩头部电荷数Ne的计算公式为:
Figure GDA0002493942830000051
其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数,η为SF6气体的附着系数。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,所述放电判断模块具体用于所述喷涂层微粒的最外层边界满足α=η时,按下式计算电子崩头部电荷数Ne:
Figure GDA0002493942830000052
其中,e为元电荷,e=-1.62×10-19C,i为计算次数,ri为第i次计算所述电子崩的头部半径,Di为第i次计算的电子的扩散系数,Ti为第i次计算的电子崩形成时间,Vei为第i次计算的电子漂移速度,Ei第i次计算的电场强度,p为气体的压力,xi为Ti时间内带电微粒与涂层间局部放电时所述电子崩头部的位置,Nei为第i次计算的所述电子崩的头部电荷数,Nei,i+1为电子崩头部电荷数增量系数;ESCi为第i次计算的电子产生的空间电荷场,Ei'第i次计算根据空间电荷计算的电场强度,ε0为真空介电常数,εr为所述喷涂层的介电常数。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,所述放电判断模块具体用于如果所述电子崩头部电荷数Ne满足气体电离条件:Ne>K,则判断微粒与喷涂层之间发生局部放电;其中,K为SF6气体的气体放电常数,K=10.5。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,所述放电判断模块具体用于按下式计算按下式计算所述喷涂层与所述微粒之间的电场力FC:FC=∫SMdS,其中,M为所述喷涂层与所述微粒之间的表面麦克斯韦应力,S为微粒表面。
进一步地,上述判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,所述运动判断模块具体用于如果所述喷涂层与所述微粒之间的电场力FC满足FC>G,则判断所述微粒启举运动;其中,G为所述微粒的重力。
本发明提供的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,通过电子崩判断模块判断电子崩的增长,通过放电判断模块判断微粒与喷涂层之间的局部放电,通过运动判断模块判断微粒的运动状态。
尤其是,本发明中通过对气体绝缘输电线路喷涂层与微粒相关的三个参数的计算和判断,只有该三个参数均满足对应条件时,气体绝缘输电线路喷涂层微粒才满足运动的条件,判断方式简单方便,可及时了解到气体绝缘输电线路喷涂层内微粒的运动状态,以便检验气体绝缘输电线路喷涂层是否符合要求,从而防止气体绝缘输电线路内部绝缘击穿事故的发生。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1为本发明实施例提供的抑制气体绝缘输电线路内微粒运动的方法的流程示意图;图2为本发明实施例提供的抑制气体绝缘输电线路内微粒运动的方法的又一流程示意图;
图3为本发明实施例提供的气体绝缘输电线路罐体的主视结构示意图;
图4为本发明实施例提供的气体绝缘输电线路罐体的侧视结构示意图;
图5为本发明实施例提供判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法的流程示意图;
图6为本发明实施例提供判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
抑制方法实施例:
参见图1,其为本发明实施例提供的抑制气体绝缘输电线路内微粒运动的方法的流程示意图。该方法可以包括如下步骤:
罐体清洗步骤S1,将待处理气体绝缘输电线路罐体内壁进行表面处理及烘干处理。
具体而言,首先,通过水洗的方式或化学清洗方式对待处理GIL罐体内的内壁进行清洗处理;然后,通过静电除尘和机械处理例如抛丸等方式对待处理GIL罐体的内壁进行除尘和除油等处理;最后,将待处理GIL罐体放置于烘干机内进行烘干处理,以便保证GIL罐体内壁的洁净度,从而保证GIL罐体内喷涂涂料的质量,提高喷涂层对待处理GIL罐体内微粒抑制作用的实效。对本领域技术人员而言,对罐体清洗可采用静垫除尘或机械处理其中任一方式,无论除尘操作还是除油操作均为对下述罐体表面喷漆进行预处理,以便提高喷涂效果。
喷涂遮盖步骤S2,对待处理气体绝缘输电线路罐体内壁中无需喷涂的表面进行遮盖保护处理。
具体而言,对待处理GIL罐体的内壁无需喷涂的表面进行遮盖保护,避免因被待喷涂区域表面的多余粉末飘落附着到未喷涂的表面上或喷涂过程中喷枪的涂料飘落附着到未喷涂的表面上,从而避免GIL罐体内壁未喷涂的表面上有污物;本领域技术人员可以理解的是,对无需喷涂的表面可以进行人工覆膜、贴纸或遮盖带,喷涂后,可以人工除膜、撕掉贴纸或遮盖带。
其中,罐体清洗步骤S1和喷涂遮盖步骤S2没有先后顺序,同时,如果可以保证喷涂时不会将涂料喷涂至无需喷涂的表面,则无需进行喷涂遮盖步骤S2。
喷涂步骤S3,将待喷涂料喷涂至待处理气体绝缘输电线路罐体内壁上预设的待喷涂区域。
具体而言,首先,待处理气体绝缘输电线路罐体内壁选取预设的待喷涂区域;然后,将待处理气体绝缘输电线路罐体放置于无风无尘的喷涂空间;最后,通过喷枪采用高压无气喷涂的方式将待喷涂涂料喷涂在预设的待喷涂区域上,喷涂过程中,为便于涂料的均匀分布,喷枪与待处理GIL罐体1可以呈25°设置,而喷枪的喷涂压力、涂料流量和喷涂时间可以根据实际情况例如喷涂厚度和待喷涂区域的面积确定;带电微粒通常落在GIL罐体下半部,为防止喷涂后的涂料层后续带电时影响GIL罐体内绝缘子的运行且确保带电微粒均落置于预设的待喷涂区域上,可以选取待处理GIL罐体内壁的底部与待处理GIL罐体内的绝缘子之间间隔20cm左右的120°扇形区域作为待喷涂区域;如果待处理GIL罐体内壁喷涂的待喷涂涂料的喷涂厚度为100μm且待喷涂区域为120°的扇形区域,喷枪的喷涂压力、涂料流量和喷涂时间可以分别为10MPa、1LPM(升/分钟)和150ms。
固化步骤S4,将喷涂步骤S3中喷涂的待喷涂料进行固化处理。
具体而言,待处理GIL罐体可以通过热固化炉将喷涂步骤S3中喷涂的待喷涂料进行固化处理,也可以通过紫外固化炉进行固化处理或热固化炉和紫外固化炉联合进行固化;首先,调整固化炉内的温度升高至预设温度,将紫外固化炉的固化能量调整为1700-2000mJ;然后,将喷涂步骤S3喷涂待喷涂涂料后的待处理GIL罐体放置固化炉内;最后,开启固化炉通过固化炉对待处理GIL罐体进行固化处理,使得GIL罐体内壁的喷涂层固化,为避免涂料的流失或喷涂层的开裂,固化时间可以为20-30s。
本实施例中提供的抑制气体绝缘输电线路内微粒运动的方法,将待喷涂涂料喷涂至GIL罐体内壁上,并通过固化处理将涂料固化以便防止涂料的流失和不均匀。
具体而言,本实施例中,气体绝缘输电线路罐体内壁上喷涂的涂层通过阻碍GIL罐体内微粒与电极直接接触,进而阻碍了两者之间传导带电的途径,有效地减少了微粒带电荷量,增加了微粒的启举所需的电场强度,从而抑制导电微粒在GIL罐体内的运动;同时,该方法不改变GIL罐体的本体结构,加工便捷,安全可靠。
参见图2,其为本发明实施例提供的抑制气体绝缘输电线路内微粒运动的方法的又一流程示意图,该方法在固化步骤S4之后,还包括如下步骤:
二次处理步骤S5,对涂料固化后的待处理气体绝缘输电线路罐体内壁进行二次表面处理。
具体而言,可以在固化步骤S4中涂料固化处理过程之后,可以通过化学清洗的方式例如通过酒精对待处理GIL罐体内壁进行二次清洗处理。
显然可以得到的是,本实施例中通过涂料固化后的二次表面处理,可以将GIL罐体内壁在喷涂过程中形成的污物进行清理,防止污物影响GIL的运行。
在上述各实施例中,待喷涂料可以包括:涤纶树脂(Polyethyleneterephthalate,PET)颗粒、填料和固化剂。
具体而言,PET固体可以通过充分研磨后得到PET颗粒;PET颗粒直径可以根据实际情况确定,为便于涂料的喷涂,PET颗粒直径可以为小于10μm;为提高待喷涂料的粘接性,填料可以为环氧树脂。
显然可以理解的是,本实施例中待喷涂料含有的PET颗粒可以提高该涂料的附着力,固化剂可以提高该涂料的固化效率,进而防止了涂料的堆积避免了涂料的不均匀分布。
本实施例中提供的抑制气体绝缘输电线路内微粒运动的方法,将待喷涂涂料喷涂至GIL罐体内壁上,并通过固化处理将涂料固化以便防止涂料的流失和不均匀。
具体而言,本实施例中,气体绝缘输电线路罐体内壁上喷涂的涂层通过阻碍GIL罐体内微粒与电极直接接触,进而阻碍了两者之间传导带电的途径,有效地减少了微粒带电荷量,增加了微粒的启举所需的电场强度,从而抑制导电微粒在GIL罐体内的运动;同时,该方法不改变GIL罐体的本体结构,加工便捷,安全可靠。
罐体实施例:
参见图3和图4,该气体绝缘输电线路罐体包括:罐体本体1和喷涂层2;其中,喷涂层2设置于罐体本体1的内壁上,其用以抑制罐体本体1内微粒的运动。
具体而言,防止了喷涂层2的堆积以及喷涂层2的不均匀分布,喷涂层2可以为PET固体可以通过充分研磨后得到PET颗粒、环氧树脂和固化剂混合而成的涂料喷涂至罐体本体1的内壁上形成的;其中,喷涂层2的厚度可以为100μm;喷涂层2涂覆于罐体本体1内壁底部的120°扇形区域上,喷涂层2可以通过喷枪采用高压无气喷涂的方式将PET颗粒、环氧树脂和固化剂混合而成的涂料喷涂至罐体本体1内壁的底部的预设喷涂区域上形成的涂料层;为防止喷涂后的涂料层后续带电时影响GIL罐体内绝缘子的运行且确保带电微粒均落置于预设的待喷涂区域上,预设喷涂区域为120°扇形区域。
本实施例中提供的气体绝缘输电线路罐体,通过在罐体本体1内涂覆的喷涂层2通过阻碍气体绝缘输电线路罐体内微粒直接与电极接触传导带电的途径,有效地减少了微粒带电荷量,同时增加了微粒的启举所需的电场强度,从而抑制导电微粒在气体绝缘输电线路罐体内的运动。
需要说明的是,由于本实施例中的气体绝缘输电线路罐体及抑制方法的原理相同,相关之处可以相互参照。
GIL罐体内壁涂料的喷涂更改了GIL罐体电场的分布,尤其是GIL罐体内壁喷涂层分界面的电场的分布,因此,GIL罐体内微粒是否运动的判断不同于未喷涂时的判断,现对其进行详细的阐述。
判断方法实施例:
参见图5,其为本发明实施例提供的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动的方法的流程示意图,该判断方法包括如下步骤:
电子崩判断步骤S100,根据喷涂层与微粒之间的电场强度判断电子崩是否开始增长。
具体而言,首先,通过微积分计算GIL罐体内喷涂层与微粒之间的电场强度E;然后,根据计算的电场强度E进行比较分析,判断电子崩是否开始增长,当电场强度E增大至足够大,满足电子崩向前发展条件α-η>0时,电子崩开始增长,其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数;η为SF6气体的附着系数。
放电判断步骤S200,当电子崩开始增长时,计算电子崩头部电荷数,并根据此值判断喷涂层与微粒之间是否发生局部放电。
具体而言,当电子崩判断步骤S100判断结果为电子崩开始增长时,则电子崩头部电荷数Ne开始增加,首先,计算电子崩头部电荷数Ne;然后,根据电子崩头部电荷数Ne判断喷涂层与微粒之间是否发生局部放电,当电子崩头部电荷数Ne随电子崩的发展增大至预设值,满足气体电离条件Ne>K时,喷涂层与微粒之间发生局部放电;其中,K为SF6气体的气体放电常数,K=10.5。喷涂层与微粒之间发生局部放电的同时,微粒则开始带电,喷涂层与微粒之间发生局部放电的初始时刻的电场强度设定为局部放电的起始场强Ep;如果喷涂层与微粒之间未发生局部放电时,微粒的电荷量为0。
运动判断步骤S300,当喷涂层与微粒之间发生局部放电时,根据喷涂层与微粒之间的电场力判断微粒是否发生运动。
具体而言,如果放电判断步骤S200判断结果为:喷涂层与微粒之间发生局部放电即微粒带电,首先,根据喷涂层与微粒之间的麦克斯韦应力M计算微粒的电场力FC;然后,根据计算的电场力FC判断微粒是否运动。如果计算的喷涂层与微粒之间的电场力FC大于微粒的重力G即FC>G,则微粒启举开始发生运动。
本实施例中提供的判断设置有喷涂层气体绝缘输电线路内的微粒运动状态的方法,通过喷涂层与微粒之间的电场强度的计算结果判断电子崩的增长,通过电子崩头部电荷数判断喷涂层与微粒之间的局部放电,通过喷涂层与微粒之间的电场力判断微粒的运动状态。
具体而言,本实施例中通过对设置有喷涂层的气体绝缘输电线路内喷涂层与微粒相关的三个参数的计算和判断,只有该三个参数均满足条件时,设置有喷涂层的气体绝缘输电线路内的微粒才满足运动的条件,判断方式简单方便,可及时了解到设置有喷涂层的气体绝缘输电线路内的微粒的运动状态,以便检验气体绝缘输电线路喷涂层是否符合要求,从而防止GIL内部绝缘击穿事故的发生。
具体而言,在电子崩判断步骤S100中,喷涂层与微粒之间的电场强度E的计算公式可以为:
Figure GDA0002493942830000121
其中,
Figure GDA0002493942830000122
为喷涂层与微粒之间的电位差,z为喷涂层与微粒之间的距离,z=0为微粒位于喷涂层的底端,z=d为微粒位于喷涂层的顶端,V0为喷涂层顶端处的电势,D为电位移矢法向分量,S为微粒表面,D1n为喷涂层表面边界处气体侧的电位移矢法向分量,E1t为喷涂层表面边界处气体侧的电位移矢切向分量,D2n为喷涂层表面边界处薄膜侧的电位移矢法向分量;具体而言,如果喷涂层微粒与喷涂层之间发生局部放电,喷涂层相当于涂层电极。
显然可以理解的是,GIL罐体内壁涂刷涂层后更改了GIL罐体内的电场强度的分布,使得GIL罐体内涂层处的边界条件更改,本实施例中通过对喷涂层边界条件的分析计算喷涂层微粒周围电场强度的计算,计算准确快捷。
具体而言,在放电判断步骤S200中,电子崩头部电荷数Ne可以通过
Figure GDA0002493942830000131
计算获取,当喷涂层与微粒之间满足α=η时,其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数,η为SF6气体的附着系数,电子崩头部电荷数Ne的计算公式为:
Figure GDA0002493942830000132
其中,e为元电荷,e=-1.62×10-19C,i为计算次数,ri为第i次计算电子崩的头部半径,Di为第i次计算的电子的扩散系数,Ti为第i次计算的电子崩形成时间,Vei为第i次计算的电子漂移速度,Ei第i次计算的电场强度,p为气体的压力,xi为Ti时间内带电微粒与涂层间局部放电时电子崩头部的位置,Nei为第i次计算的电子崩的头部电荷数,Nei,i+1为第i次计算的电子崩头部电荷数增量系数;ESCi为第i次计算的电子产生的空间电荷场,Ei'第i次计算根据空间电荷计算的电场强度,ε0为真空介电常数,εr为喷涂层的介电常数。
显然可以理解的是,本实施例中通过微粒的最外层边界满足一定条件时,按照上述微积分计算电子崩头部电荷数,使得电子崩头部电荷数的计算准确,以便准确判断微粒与喷涂层之间之间是否发生局部放电。
具体而言,在运动判断步骤S300中,计算喷涂层与微粒之间的电场力FC的计算公式为:
FC=∫SM dS,
其中,M为喷涂层与微粒之间的表面麦克斯韦应力,S为微粒表面。
本实施例中提供的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,通过喷涂层与微粒之间的电场强度的计算结果判断电子崩的增长,通过电子崩头部电荷数判断喷涂层与微粒之间的局部放电,通过喷涂层与微粒之间的电场力判断微粒的运动状态。
具体而言,本实施例中通过对设置有喷涂层的气体绝缘输电线路内喷涂层与微粒相关的三个参数的计算和判断,只有该三个参数均满足条件时,设置有喷涂层的气体绝缘输电线路内的微粒才满足运动的条件,判断方式简单方便,可及时了解到设置有喷涂层的气体绝缘输电线路内的微粒的运动状态,以便检验气体绝缘输电线路喷涂层是否符合要求,从而防止GIL内部绝缘击穿事故的发生。
判断装置实施例:
参见图6,其为本发明实施例提供判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置的结构框图,该判断装置包括:电子崩判断模块100、放电判断模块200和运动判断模块300;其中,电子崩判断模块100用于根据喷涂层与微粒之间的电场强度判断电子崩是否开始增长;放电判断模块200用于当电子崩开始增长时,计算电子崩头部电荷数,并根据此值判断喷涂层与微粒之间是否发生局部放电;运动判断模块300用于当微粒与喷涂层间发生局部放电时,根据喷涂层与微粒之间的电场力判断微粒是否发生运动。其中,电子崩判断模块100、放电判断模块200和运动判断模块300的具体实施过程参见上述方法实施例即可,本实施例在此不再赘述。
具体而言,电子崩判断模块100具体用于按下式计算喷涂层与微粒之间的电场强度E:
Figure GDA0002493942830000151
其中,
Figure GDA0002493942830000152
为喷涂层与微粒之间的电位,z为喷涂层与微粒之间的距离,z=0为微粒位于喷涂层的底端,z=d为微粒位于喷涂层的顶端,V0为喷涂层顶端处的电势,D为电位移矢法向分量,S为微粒表面,D1n为喷涂层表面边界处气体侧的电位移矢法向分量,E1t为喷涂层表面边界处气体侧的电位移矢切向分量,D2n为喷涂层表面边界处薄膜侧的电位移矢法向分量。
进一步地,电子崩判断模块100具体用于若所述喷涂层与所述微粒之间满足:α-η>0,则判断电子崩开始增长;
其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数,η为SF6气体的附着系数。
进一步地,电子崩头部电荷数Ne:
Figure GDA0002493942830000153
其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数,η为SF6气体的附着系数。
进一步地,所述电子崩判断模块具体用于喷涂层微粒的最外层边界满足α=η时,按下式计算电子崩头部电荷数Ne:
Figure GDA0002493942830000161
其中,e为元电荷,e=-1.62×10-19C,i为计算次数,ri为第i次计算电子崩的头部半径,Di为第i次计算的电子的扩散系数,Ti为第i次计算的电子崩形成时间,Vei为第i次计算的电子漂移速度,Ei第i次计算的电场强度,p为气体的压力,xi为Ti时间内带电微粒与涂层间局部放电时电子崩头部的位置,Nei为第i次计算的电子崩的头部电荷数,Nei,i+1为第i次计算的电子崩头部电荷数增量系数;ESCi为第i次计算的电子产生的空间电荷场,Ei'第i次计算根据空间电荷计算的电场强度,ε0为真空介电常数,εr为喷涂层的介电常数。
进一步地,放电判断模块200具体用于如果电子崩头部电荷数Ne满足气体电离条件:Ne>K,则判断微粒与喷涂层之间发生局部放电;
其中,K为SF6气体的气体放电常数,K=10.5。
进一步地,放电判断模块300具体用于按下式计算喷涂层与微粒之间的电场力FC
FC=∫SMdS,
其中,M为喷涂层与微粒之间的表面麦克斯韦应力,S为微粒表面。
进一步地,运动判断模块300具体用于如果喷涂层与微粒之间的电场力FC满足FC>G,则判断微粒启举运动;其中,G为微粒的重力。
由于判断方法实施例具有上述效果,所以该判断装置实施例也具有相应的技术效果。
根据本实施例中提供的判断方法可以计算获取GIL喷涂层微粒启举场强和裸电极下微粒启举场强,通过两者以及涂层电极所在区域不同压强的对比具体如表1,可看出GIL罐体采用涂层后,GIL内导电微粒所需的启举场强大幅增加,有利于抑制微粒在GIL内发生运动,再次证明了气体绝缘输电线路罐体内壁上喷涂的涂层可以抑制导电微粒在GIL罐体内的运动。
表1 GIL内微粒启举场强表
Figure GDA0002493942830000171
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,其特征在于,包括如下步骤:
根据喷涂层与微粒之间的电场强度判断电子崩是否开始增长,若所述喷涂层与所述微粒之间满足:α-η>0,则电子崩开始增长;其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数,η为SF6气体的附着系数;
当所述电子崩开始增长时,计算电子崩头部电荷数,并根据此值判断所述喷涂层与所述微粒之间是否发生局部放电,如果所述电子崩头部电荷数Ne满足气体电离条件:Ne>K,则微粒与喷涂层间发生局部放电;其中,K为SF6气体的气体放电常数,K=10.5;
当所述微粒与所述喷涂层间发生局部放电时,根据所述喷涂层与所述微粒之间的电场力判断所述微粒是否发生运动,如果所述喷涂层与所述微粒之间的电场力FC满足FC>G,则所述微粒启举运动;其中,G为所述微粒的重力。
2.根据权利要求1所述的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,其特征在于,所述喷涂层与所述微粒之间的电场强度E的计算公式为:
Figure FDA0002442702690000011
其中,
Figure FDA0002442702690000012
为所述喷涂层与所述微粒之间的电位差,z为所述喷涂层与所述微粒之间的距离,z=0为所述微粒位于所述喷涂层的底端,z=d为所述微粒位于所述喷涂层的顶端,V0为所述喷涂层顶端处的电势,D为电位移矢法向分量,S为微粒表面,D1n为所述喷涂层表面边界处气体侧的电位移矢法向分量,E1t为所述喷涂层表面边界处气体侧的电位移矢切向分量,D2n为所述喷涂层表面边界处薄膜侧的电位移矢法向分量。
3.根据权利要求1所述的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,其特征在于,所述电子崩头部电荷数Ne的计算公式为:
Figure FDA0002442702690000021
其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数,η为SF6气体的附着系数。
4.根据权利要求3所述的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,其特征在于,当所述喷涂层与所述微粒之间满足α=η时,所述电子崩头部电荷数Ne的计算公式为:
Figure 1
其中,e为元电荷,e=-1.62×10-19C,i为计算次数,ri为第i次计算所述电子崩的头部半径,Di为第i次计算的电子的扩散系数,Ti为第i次计算的电子崩形成时间,Vei为第i次计算的电子漂移速度,Ei第i次计算的电场强度,p为气体的压力,xi为Ti时间内带电微粒与涂层间局部放电时所述电子崩头部的位置,Nei为第i次计算的所述电子崩的头部电荷数,Nei,i+1为第i次计算的电子崩头部电荷数增量系数;ESCi为第i次计算的电子产生的空间电荷场,Ei'第i次计算根据空间电荷计算的电场强度,ε0为真空介电常数,εr为所述喷涂层的介电常数。
5.根据权利要求1所述的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的方法,其特征在于,所述喷涂层与所述微粒之间的电场力FC的计算公式为:
FC=∫SM dS,
其中,M为所述喷涂层与所述微粒之间的表面麦克斯韦应力,S为微粒表面。
6.一种判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,其特征在于,包括:
电子崩判断模块,用于根据喷涂层与微粒之间的电场强度判断电子崩是否开始增长,若所述喷涂层与所述微粒之间满足:α-η>0,则判断电子崩开始增长;其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数,η为SF6气体的附着系数;
放电判断模块,用于当所述电子崩开始增长时,计算电子崩头部电荷数,并根据此值判断所述喷涂层与所述微粒之间是否发生局部放电,如果所述电子崩头部电荷数Ne满足气体电离条件:Ne>K,则判断微粒与喷涂层之间发生局部放电;其中,K为SF6气体的气体放电常数,K=10.5;
运动判断模块,用于当所述微粒与所述喷涂层间发生局部放电时,根据所述喷涂层与所述微粒之间的电场力判断所述微粒是否发生运动,如果所述喷涂层与所述微粒之间的电场力FC满足FC>G,则判断所述微粒启举运动;其中,G为所述微粒的重力。
7.根据权利要求6所述的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,其特征在于,所述电子崩判断模块具体用于按下式计算所述喷涂层与所述微粒之间的电场强度E:
Figure FDA0002442702690000031
其中,
Figure FDA0002442702690000032
为所述喷涂层与所述微粒之间的电位差,z为所述喷涂层与所述微粒之间的距离,z=0为所述微粒位于所述喷涂层的底端,z=d为所述微粒位于所述喷涂层的顶端,V0为所述喷涂层顶端处的电势,D为电位移矢法向分量,S为微粒表面,D1n为所述喷涂层表面边界处气体侧的电位移矢法向分量,E1t为所述喷涂层表面边界处气体侧的电位移矢切向分量,D2n为所述喷涂层表面边界处薄膜侧的电位移矢法向分量。
8.根据权利要求6所述的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,其特征在于,所述电子崩头部电荷数Ne的计算公式为:
Figure FDA0002442702690000041
其中,α为SF6气体的汤逊第一电离系数,η为SF6气体的附着系数。
9.根据权利要求6所述的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,其特征在于,所述放电判断模块具体用于所述喷涂层微粒的最外层边界满足α=η时,按下式计算电子崩头部电荷数Ne:
Figure 2
其中,e为元电荷,e=-1.62×10-19C,i为计算次数,ri为第i次计算所述电子崩的头部半径,Di为第i次计算的电子的扩散系数,Ti为第i次计算的电子崩形成时间,Vei为第i次计算的电子漂移速度,Ei第i次计算的电场强度,p为气体的压力,xi为Ti时间内带电微粒与涂层间局部放电时所述电子崩头部的位置,Nei为第i次计算的所述电子崩的头部电荷数,Nei,i+1为第i次计算的电子崩头部电荷数增量系数;ESCi为第i次计算的电子产生的空间电荷场,Ei'第i次计算根据空间电荷计算的电场强度,ε0为真空介电常数,εr为所述喷涂层的介电常数。
10.根据权利要求6所述的判断气体绝缘输电线路喷涂层微粒运动状态的装置,其特征在于,所述运动判断模块具体用于按下式计算所述喷涂层与所述微粒之间的电场力FC
FC=∫SM dS,
其中,M为所述喷涂层与所述微粒之间的表面麦克斯韦应力,S为微粒表面。
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