CN107607221A - 一种用于换流站接头端子的载流‑温升实验方法及系统 - Google Patents
一种用于换流站接头端子的载流‑温升实验方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于换流站接头端子的载流‑温升实验方法及系统，包括：将直流电流数值对应的直流载流密度代入所述直流载流密度与温升的函数，得到与所述直流电流数值对应的温升值；将与所述直流电流数值对应的温升值代入到所述交流载流密度与温升的函数，获取交流载流密度，并将交流载流密度转化为对应的交流电流数值；以所述交流电流数值代替所述直流电流数值，对接头端子进行载流‑温升试验。本发明提出了一种交直流电等效电流的分析方法，实现以交流电流代替直流电对接头端子进行载流‑温升试验，对于该特性试验在输变电工程金具检测领域的普及和换流站的安全可靠运行具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及输变电工程金具技术领域，更具体地，涉及一种用于换流站接头端子的载流-温升实验方法及系统。
背景技术
换流站是指在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点。换流站是直流输电工程的核心组成部分，承担交、直流电转换的关键任务。接头端子是换流站中广泛应用的金属构件，其作用是将换流设备相互连接形成导电通路。基于电流的热效应，接头端子在运行过程中会产生发热现象。在夏季高温、高负荷运行条件下，接头端子的发热温度会进一步升高。在长期发热情况下，金属构件的机械强度将显著下降，在外力作用下极易发生变形损坏，绝缘构件将加速老化，导致电介质强度降低而击穿。统计资料显示，2014年夏季我国多个特高压直流换流站因接头端子出现发热现象申请临时停运。接头端子发热问题已成为危害换流站运行可靠性的重要因素。为解决上述问题，接头端子在投入使用前均须进行载流-温升试验，通过对接头端子的发热水平进行评估，为换流站的安全可靠运行提供重要保障。目前国内多数电力工程实验室不具备直流电试验能力。
因此，需要一种技术，以实现对换流站接头端子进行交直流电等效。
发明内容
本申请提供了一种用于换流站接头端子的载流-温升实验方法，所述方法包括：
将直流电流数值对应的直流载流密度代入所述直流载流密度与温升的函数，得到与所述直流电流数值对应的温升值；
将与所述直流电流数值对应的温升值代入到所述交流载流密度与温升的函数，获取交流载流密度，并将交流载流密度转化为对应的交流电流数值；
以所述交流电流数值代替所述直流电流数值，对接头端子进行载流-温升试验。
优选地，包括：获取所述多步加载交流电流时对应的交流载流密度，以及所述多步加载交流电流时对应的交流载流密度条件下保持所述预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成所述交流载流密度与温升的函数；
获取所述多步加载直流电流时对应的直流载流密度，以及所述多步加载直流电流时对应的直流载流密度条件下保持所述预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成所述直流载流密度与温升的函数；
优选地，包括：采用多步法依次增加交流电数值方式对接头端子试件加载交流电流；
按预设的采样时间间隔对所述接头端子试件的温度进行记录，以获取所述接头端子试件在加载交流电流时所对应的温度曲线；
采用多步法依次增加直流电数值方式对接头端子试件加载直流电流；
按预设的采样时间间隔对所述接头端子试件的温度进行记录，以获取所述接头端子试件在加载直流电流时所对应的温度曲线。
优选地，包括调试大电流发生装置和控制环境条件。
优选地，在所述接头端子试件与大电流发生装置引流板搭接面上涂覆导电膏，将所述接头端子试件与所述大电流发生装置固定连接，在所述接头端子试件表面均匀布置温度传感器。
优选地，所述采用多步法依次增加交流电数值的方式对接头端子试件加载交流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值交流电流，在所述固定数值交流电流加载并保持一个预设固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载交流电流；下一步对接头端子试件加载的交流电流数值比上一步对接头端子试件加载的交流电流数值增加。
优选地，所述采用多步法依次增加直流电数值的方式对接头端子试件加载直流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值直流电流，在所述固定数值直流电流加载并保持一个预设固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载直流电流；下一步对接头端子试件加载的直流电流数值比上一步对接头端子试件加载的直流电流数值增加。
优选地，包括采用三步法加载交流电流，第一步加载交流电流数值为5000A，第二步加载交流电流数值为5750A，第三步加载交流电流数值为6250A。
优选地，包括采用三步法加载直流电流，第一步加载直流电流数值为5000A，第二步加载直流电流数值为5750A，第三步加载直流电流数值为6250A。
优选地，所述预设固定数值时间为2小时。
基于本发明的另一方面，提供一种用于对换流站接头端子的载流-温升实验系统，所述系统包括：
等效单元，用于将直流电流数值对应的直流载流密度代入所述直流载流密度与温升的函数，得到与所述直流电流数值对应的温升值；以及将与所述直流电流数值对应的温升值代入到所述交流载流密度与温升的函数，获取交流载流密度，并将交流载流密度转化为对应的交流电流数值；
试验单元，用于以所述交流电流数值代替所述直流电流数值，对接头端子进行载流-温升试验。
优选地，包括：第一分析单元，用于获取所述多步加载交流电流时对应的交流载流密度，以及所述多步加载交流电流时对应的交流载流密度条件下保持所述预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成所述交流载流密度与温升的函数；
第二分析单元，用于获取所述多步加载直流电流时对应的直流载流密度，以及所述多步加载直流电流时对应的直流载流密度条件下保持所述预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成所述直流载流密度与温升的函数。
优选地，包括：第一试验单元，采用多步法依次增加交流电数值方式对接头端子试件加载交流电流；
按预设的采样时间间隔对所述接头端子试件的温度进行记录，以获取所述接头端子试件在加载交流电流时所对应的温度曲线；
第二试验单元，采用多步法依次增加直流电数值方式对接头端子试件加载直流电流；
按预设的采样时间间隔对所述接头端子试件的温度进行记录，以获取所述接头端子试件在加载直流电流时所对应的温度曲线。
优选地，包括初始单元，用于调试大电流发生装置和控制环境条件。
优选地，所述初始单元还用于，在所述接头端子试件与大电流发生装置引流板搭接面上涂覆导电膏，将所述接头端子试件与所述大电流发生装置固定连接，在所述接头端子试件表面均匀布置温度传感器。
优选地，所述第一试验单元，还用于：所述采用多步法依次增加交流电数值的方式对接头端子试件加载交流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值交流电流，在所述固定数值交流电加载并保持一个固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载交流电流；下一步对接头端子试件加载的交流电流数值比上一步对接头端子试件加载的交流电流数值增加。
优选地，所述第二试验单元，还用于：所述采用多步法依次增加直流电数值的方式对接头端子试件加载直流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值直流电流，在所述固定数值直流电流加载并保持一个预设固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载直流电流；下一步对接头端子试件加载的直流电流数值比上一步对接头端子试件加载的直流电流数值增加。
优选地，所述第一试验单元还用于：采用三步法加载交流电流，第一步加载交流电流数值为5000A，第二步加载交流电流数值为5750A，第三步加载交流电流数值为6250A。
优选地，所述第二试验单元还用于：采用三步法加载直流电流，第一步加载直流电流数值为5000A，第二步加载直流电流数值为5750A，第三步加载直流电流数值为6250A。
优选地，所述预设固定数值时间为2小时。
本申请技术方案针对国内多数电力工程实验室缺乏直流大电流发生器的问题，通过充分考虑换流站接头端子通电流发热的物理过程，在发热量和温升水平相同的原则上，提出了一种交直流电等效电流的分析方法，实现以交流电流代替直流电对接头端子进行载流-温升试验，对于该特性试验在输变电工程金具检测领域的普及和换流站的安全可靠运行具有重要的意义。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的一种用于换流站接头端子的载流-温升实验方法流程图；
图2为根据本发明实施方式的接头端子试件加载交流/直流电流时温度变化曲线图；
图3为根据本发明实施方式的交流/直流载流密度与温升关系曲线图；
图4为根据本发明另一实施方式的接头端子试件加载交流/直流电流时温度变化曲线图；
图5为根据本发明另一实施方式的交流/直流载流密度与温升关系曲线图；
图6为根据本发明实施方式的一种用于换流站接头端子的载流-温升实验系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的一种用于换流站接头端子的载流-温升实验方法流程图。换流站接头端子在通电流时由于电阻致热效应会产生发热现象。在长期高温运行情况下，金属构件的机械强度将显著下降，在外力作用下极易发生变形损坏，绝缘构件将加速老化，导致电介质强度降低而击穿。上述因素均导致接头端子的服役性能下降，甚至造成过热熔断等电网安全事故。在投入使用前需要对接头端子进行载流-温升试验，检测其是否满足发热水平的要求，能够有效地保证换流站的安全可靠运行，降低换流站的运行和维护成本。本申请实施方式针对国内多数电力工程实验室缺乏直流大电流发生器的问题，通过充分考虑换流站接头端子通电流发热的物理过程，在发热量和温升水平相同的原则上，提出了一种交直流电等效电流的分析方法，实现以交流电代替直流电对接头端子进行载流-温升试验，对于该特性试验在输变电工程金具检测领域的普及和换流站的安全可靠运行具有重要的意义。如图1所示，方法100包括进行试验初始化：包括调试大电流发生装置和控制环境条件。以及在接头端子试件与大电流发生装置引流板搭接面上涂覆导电膏，将接头端子试件与大电流发生装置固定连接，在接头端子试件表面均匀布置温度传感器。
本申请采用大电流发生装置实现对接头端子试件进行通电流加热的目的。开展载流-温升试验前，对大电流发生装置进行试运行，确定装置处于正常状态。并且控制周围环境条件，保证试验在恒温较为不通风的条件下进行，防止散热过快对接头端子试件温度造成影响。
本申请采用砂纸打磨接头端子试件的搭接面，采用有机溶剂清洗接头端子试件的搭接面并擦净吹干。在接头端子试件与大电流发生装置外部引流板的搭接面上均匀涂覆导电膏，采用螺栓连接方式将试件与引流板连接，使试件接入试验回路。在接头端子试件表面均匀布置高精度温度传感器，用于在载流-温升试验过程中实时监测试件温度。
优选地，采用多步法依次增加交流电数值的方式对接头端子试件加载交流电流。
优选地，采用多步法依次增加交流电数值的方式对接头端子试件加载交流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值交流电流，在固定数值交流电加载并保持一个预设固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载交流电；下一步对接头端子试件加载交流电流的数值比上一步对接头端子试件加载交流电流的数值增加。包括采用三步法加载交流电流，第一步加载交流电流数值为5000A，第二步加载交流电流数值为5750A，第三步加载交流电流数值为6250A。预设固定数值时间为2小时。
本申请首先将接头端子试件静置使其表面温度与环境温度保持一致，然后采用三步加载法对试件通交流电，步骤如下：加载交流电流至5000A，保持2h；继续加载交流电流至5750A，保持2h；继续加载交流电流至6250A，保持2h；退交流电流至0A。试验期间，每隔10s由数据采集系统自动记录一次试件温度。
优选地，按预设的采样时间间隔对接头端子试件的温度进行记录，以获取接头端子试件在加载交流电流时所对应的温度曲线。本申请以通电流时间为横坐标，试件温度为纵坐标作图，得到试件在加载交流电流时所对应的温度曲线。
优选地，采用多步法依次增加直流电数值的方式对接头端子试件加载直流电流。
本申请采用多步法依次增加直流电数值的方式对接头端子试件加载直流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值直流电流，在固定数值直流电流加载并保持一个预设固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载直流电流；下一步对接头端子试件加载直流电流的数值比上一步对接头端子试件加载直流电流的数值增加。采用三步法加载直流电流，第一步加载直流电流数值为5000A，第二步加载直流电流数值为5750A，第三步加载直流电流数值为6250A。优选地，预设固定数值时间为2小时。
本申请在接头端子试件在加载完交流电流，并在交流电流退为0A后，等待接头端子试件表面温度恢复至环境温度，采用三步加载法对试件通直流电流，步骤如下：加载电流直流至5000A，保持2h；继续加载直流电流至5750A，保持2h；继续加载直流电流至6250A，保持2h；退直流电流至0A。试验期间，每隔10s由数据采集系统自动记录一次试件温度。
优选地，按预设的采样时间间隔对接头端子试件的温度进行记录，以获取接头端子试件在加载直流电流时所对应的温度曲线。本申请以通电流时间为横坐标，试件温度为纵坐标作图，得到试件在加载直流电流时所对应的温度曲线。
优选地，获取多步加载交流电流时对应的交流载流密度，以及多步加载交流电流时对应的交流载流密度条件下保持预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成交流载流密度与温升的函数。
优选地，获取多步加载直流电流时对应的直流载流密度，以及多步加载直流电流时对应的直流载流密度条件下保持预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成直流载流密度与温升的函数。
优选地，在步骤101：将直流电流数值对应的直流载流密度代入直流载流密度与温升的函数，得到与直流电流数值对应的温升值。
优选地，在步骤102：将与直流电流数值对应的温升值代入到交流载流密度与温升的函数，获取交流载流密度，并将交流载流密度转化为对应的交流电流数值。
本申请根据以上步骤中的加载的交流电流或直流电流5000A、5750A、6250A与接头端子试件的搭接面面积(已减去螺栓孔面积)相除得到相应的载流密度。
本申请根据步骤以上步骤中绘制的温度曲线确定在每个载流密度条件下保持2h后试件表面的温升值，包括通交流电时的温升值和通直流电时的温升值。
本申请以载流密度为横坐标，试件温升值为纵坐标作图，分别得到试件的交流电载流密度-温升关系曲线和直流电载流密度-温升关系曲线。
将交流电载流密度-温升关系曲线和直流电载流密度-温升关系曲线按照公式(1)进行拟合，分别得到试件的交流电载流密度-温升关系函数f(x)和直流电载流密度-温升关系函数g(x)。
y＝ax+b (1)
式中，y表示试件的温升值，x表示试件的载流密度，a和b为常数。
本申请分析交直流电等效电流值，包括：
将直流电流值i1对应的直流载流密度值x1代入直流电载流密度-温升关系函数g(x)中，得到相应的温升值y1。
将温升值y1代入交流电载流密度-温升关系函数f(x)中，得到相应的交流电载流密度值x1'。
将交流电载流密度值x1'乘以接头端子试件的搭接面面积(已减去螺栓孔面积)得到对应的交流电流值j1。
直流电流值i1的等效交流电流值即为j1。
以下为本发明实施方式一的具体举例说明：
根据本发明实施方式，一种用于换流站接头端子的载流-温升实验方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：开展载流-温升试验；
步骤2：分析载流密度-温升对应关系；
步骤3：分析交直流电等效电流值。
在步骤1中，包括以下步骤：
步骤1-1：调试大电流发生装置和控制环境条件；
步骤1-2：安装试件(包括表面处理、安装连接和布置温度传感器)；
步骤1-3：采用三步加载法开展交流电流和直流电流载流-温升试验；
步骤1-4：分别绘制通交流电流和直流电流时的温度变化曲线。
在步骤1-1中，采用大电流发生装置实现对接头端子试件进行通电流加热的目的。开展载流-温升试验前，对大电流发生装置进行试运行，确定大电流发生装置各项运行参数包括电压、电流、温度、相位角、频率处于正常状态。控制周围环境条件，保证试验在恒温20℃较为不通风的条件下进行。
在步骤1-2中，接头端子试件的结构型式为铝板-铝板搭接型式，搭接面尺寸为330mm×220mm，螺栓孔数量为6×4个，尺寸为φ18mm，孔距为50mm，孔边距为40mm(长度方向)和35mm(宽度方向)，板厚为20mm。采用300#砂纸打磨接头端子试件的搭接面，采用丙酮清洗接头端子试件的搭接面并擦净吹干。本申请的接头端子结构、材质不限于实施例的举例说明。在接头端子试件与大电流发生装置外部引流板的搭接面上均匀涂覆导电膏(选用化学及温度稳定性好的导电膏)，采用8.8级M16螺栓将试件与引流板连接，使接头端子试件接入试验回路。在接头端子试件表面均匀布置高精度温度传感器，用于在载流-温升试验过程中实时监测试件温度变化情况。
在步骤1-3中，首先将接头端子试件静置使其表面温度与环境温度保持一致，然后采用三步加载法进行载流-温升试验，其中先加载交流电流，后加载直流电流，具体步骤如下：加载交流电流至5000A，保持2h；继续加载交流电流至5750A，保持2h；继续加载交流电流至6250A，保持2h；退交流电流至0A；待接头端子试件表面温度恢复至环境温度，加载直流电流至5000A，保持2h；继续加载直流电流至5750A，保持2h；继续加载直流电流至6250A，保持2h；退直流电流至0A。试验期间，每隔10s由数据采集系统自动记录一次各温度传感器读数，取各温度传感器读数的平均值作为接头端子试件温度。或者每隔5s由数据采集系统自动记录一次各温度传感器读数，取各温度传感器读数的平均值作为试件温度。或者每隔20s由数据采集系统自动记录一次各温度传感器读数，取各温度传感器读数的平均值作为接头端子试件温度。本申请的温度采样时间间隔可以按实际需要设定。
在步骤1-4中，以通电流时间为横坐标，试件温度为纵坐标作图，分别得到试件在加载交流电流0至6250A和加载直流电流0至6250A时的温度变化曲线，如图2所示，曲线201为加载交流电流时接头端子试件温度变化曲线，曲线202为加载直流电流时接头端子试件温度变化曲线。
本申请在步骤2中，包括以下步骤：
步骤2-1：计算试验载流密度；
步骤2-2：确定每个载流密度对应的温升值；
步骤2-3：分别绘制通交流电流和直流电流时的载流密度-温升关系曲线；
步骤2-4：将两条曲线分别拟合为一次函数f1(x)和g1(x)。
在步骤2-1中，将步骤1-3中的加载电流5000A、5750A、6250A分别除以接头端子试件的搭接面面积(已减去螺栓孔面积)，得到相应的载流密度0.0752A/mm2、0.0865/mm2、0.0940A/mm2。
在步骤2-2中，根据步骤1-4中绘制的温度曲线确定在每个载流密度条件下保持2h后试件表面的温升值，其中通交流电流时的温升值依次为36.77K、55.08K、66.92K，通直流电流时的温升值依次为29.25K、43.80K、54.39K。
在步骤2-3中，以载流密度为横坐标，试件温升值为纵坐标作图，分别得到试件的交流载流密度-温升关系曲线和直流载流密度-温升关系曲线，如图3所示，曲线301为加载交流电流时的交流电载流密度与温升关系曲线图，曲线302为加载直流电流时的直流电流载流密度与温升关系曲线图。
在步骤2-4中，将两条曲线按照公式(1)进行拟合，分别得到试件的交流电载流密度-温升关系函数f1(x)和直流电载流密度-温升关系函数g1(x)。
f1(x):y＝1605.0523x-83.8806 (2)
g1(x):y＝1333.2688x-71.1590 (3)
式中，y表示接头端子试件的温升值，x表示接头端子试件的载流密度。
本申请在步骤3中，包括以下步骤：
步骤3-1：将直流电流值i1对应的直流载流密度值x1代入g1(x)中得到温升值y1；
步骤3-2：将温升值y1代入f1(x)中得到交流载流密度值x1'；
步骤3-3：计算得到交流电流值j1；
步骤3-4：直流电流值i1的等效交流电流值即为j1。
在步骤3-1中，将直流电流值i1＝6250(A)对应的直流载流密度值x1＝0.0940(A/mm2)代入直流电载流密度-温升关系函数g1(x)中，得到相应的温升值y1＝54.1683(K)。
在步骤3-2中，将y1＝54.1683(K)代入交流电载流密度-温升关系函数f1(x)中，得到相应的交流电载流密度值x1'＝0.0860(A/mm2)。
在步骤3-3中，将交流电载流密度值x1'＝0.0860(A/mm2)乘以接头端子试件的搭接面面积(已减去螺栓孔面积)得到对应的交流电流值j1≈5719(A)。
在步骤3-4中，直流电流值i1＝6250(A)的等效交流电流值即为j1≈5719(A)。
以下为本发明实施方式二的具体举例说明：
根据本发明实施方式，一种用于换流站接头端子的载流-温升实验方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：开展载流-温升试验；
步骤2：分析载流密度-温升对应关系；
步骤3：分析交直流电等效电流值。
在步骤1中，包括以下步骤：
步骤1-1：调试大电流发生装置和控制环境条件；
步骤1-2：安装试件(包括表面处理、安装连接和布置温度传感器)；
步骤1-3：采用三步加载法开展交流电流和直流电流载流-温升试验；
步骤1-4：分别绘制通交流电流和直流电流时的温度变化曲线。
在步骤1-1中，采用大电流发生装置实现对接头端子试件进行通电流加热的目的。开展载流-温升试验前，对大电流发生装置进行试运行，确定装置各项运行参数包括电压、电流、温度、相位角、频率处于正常状态。控制周围环境条件，保证试验在恒温20℃较为不通风的条件下进行。
在步骤1-2中，接头端子试件的结构型式为铜板-铜板搭接型式，搭接面尺寸为330mm×220mm，螺栓孔数量为6×4个，尺寸为φ18mm，孔距为50mm，孔边距为40mm(长度方向)和35mm(宽度方向)，板厚为12mm。采用300#砂纸打磨接头端子试件的搭接面，采用丙酮清洗接头端子试件的搭接面并擦净吹干。本申请接头端子的结构和材质不仅限于本发明实施方式的实施例说明。在接头端子试件与大电流发生装置外部引流板的搭接面上均匀涂覆导电膏(选用化学及温度稳定性好的导电膏)，采用8.8级M16螺栓将试件与引流板连接，使试件接入试验回路。在接头端子试件表面均匀布置高精度温度传感器，用于在载流-温升试验过程中实时监测试件温度变化情况。
在步骤1-3中，首先将接头端子试件静置使其表面温度与环境温度保持一致，然后采用三步加载法进行载流-温升试验，其中先加载交流电流，后加载直流电流，具体步骤如下：加载交流电流至5000A，保持2h；继续加载交流电流至5750A，保持2h；继续加载交流电流至6250A，保持2h；退交流电流至0A；待接头端子试件表面温度恢复至环境温度，加载直流电流至5000A，保持2h；继续加载直流电流至5750A，保持2h；继续加载直流电流至6250A，保持2h；退直流电流至0A。试验期间，每隔10s由数据采集系统自动记录一次各温度传感器读数，取各温度传感器读数的平均值作为接头端子试件温度。本发明的实施方式接头端子温度采样的时间间隔不仅限于此。
在步骤1-4中，以通电流时间为横坐标，试件温度为纵坐标作图，分别得到试件在加载交流电流0至6250A和加载直流电流0至6250A时的温度变化曲线，如图4所示，曲线401为加载交流电流时接头端子试件温度变化曲线，曲线402为加载直流电流时接头端子试件温度变化曲线。
在步骤2中，包括以下步骤：
步骤2-1：计算试验载流密度；
步骤2-2：确定每个载流密度对应的温升值；
步骤2-3：分别绘制通交流电流和直流电流时的载流密度-温升关系曲线；
步骤2-4：将两条曲线分别拟合为一次函数f2(x)和g2(x)。
在步骤2-1中，将步骤1-3中的加载电流5000A、5750A、6250A分别除以接头端子试件的搭接面面积(已减去螺栓孔面积)，得到相应的载流密度0.0752A/mm2、0.0865/mm2、0.0940A/mm2。
在步骤2-2中，根据步骤1-4中绘制的温度曲线确定在每个载流密度条件下保持2h后试件表面的温升值，其中通交流电时的温升值依次24.11K、38.41K、47.43K，通直流电时的温升值依次为19.14K、28.82K、34.48K。
在步骤2-3中，以载流密度为横坐标，试件温升值为纵坐标作图，分别得到试件的交流电载流密度-温升关系曲线和直流电载流密度-温升关系曲线，如图5所示，曲线501为加载交流电流时的交流电载流密度与温升关系曲线图，曲线502为加载直流电流时的直流电载流密度与温升关系曲线图。
在步骤2-4中，将两条曲线按照公式(1)进行拟合，分别得到接头端子试件的交流电流载流密度-温升关系函数f2(x)和直流电流载流密度-温升关系函数g2(x)。
f2(x):y＝1242.4281x-69.2463 (4)
g2(x):y＝819.2080x-42.3438 (5)
式中，y表示接头端子试件的温升值，x表示接头端子试件的载流密度。
在步骤3中，包括以下步骤：
步骤3-1：将直流电流值i1对应的直流载流密度值x2代入g2(x)中得到温升值y2；
步骤3-2：将y2代入f2(x)中得到交流载流密度值x2'；
步骤3-3：计算得到交流电流值j2；
步骤3-4：直流电流值i2的等效交流电流值即为j2。
在步骤3-1中，将直流电流值i2＝6250(A)对应的直流载流密度值x2＝0.0940(A/mm2)代入直流电载流密度-温升关系函数g2(x)中，得到相应的温升值y2＝34.6618(K)。
在步骤3-2中，将y2＝34.6618(K)代入交流电载流密度-温升关系函数f2(x)中，得到相应的交流电载流密度值x2'＝0.0836(A/mm2)。
在步骤3-3中，将交流电载流密度值x2'＝0.0836(A/mm2)乘以接头端子试件的搭接面面积(已减去螺栓孔面积)得到对应的交流电流值j2≈5559(A)。
在步骤3-4中，直流电流值i2＝6250(A)的等效交流电流值即为j2≈5559(A)。
通过充分考虑换流站接头端子通电流发热的物理过程，在发热量和温升水平相同的原则上，提出了一种用于换流站接头端子进行交直流电等效电流分析的方法。本申请提出的用于换流站接头端子进行交直流电等效电流分析的方法，包括基于三步加载法的载流-温升试验方法、载流密度-温升关系的分析方法和交直流电等效电流的确定方法。本申请实施方式简单易行，特别适用于换流站接头端子的载流-温升试验，实现以交流电代替直流电对接头端子进行试验，有利于该特性试验在输变电工程金具检测领域的普及，保障换流站的安全可靠运行。
图6为根据本发明实施方式的一种用于换流站接头端子的载流-温升实验系统结构图。如图6所示，一种用于换流站接头端子的载流-温升实验系统600，包括：
初始单元，用于调试大电流发生装置和控制环境条件。初始单元用于，在接头端子试件与大电流发生装置引流板搭接面上涂覆导电膏，将接头端子试件与大电流发生装置固定连接，在接头端子试件表面均匀布置温度传感器。
第一试验单元601，采用多步法依次增加交流电数值的方式对接头端子试件加载交流电流。
优选地，第一试验单元，还用于：采用多步法依次增加交流电数值的方式对接头端子试件加载交流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值交流电流，在固定数值交流电加载并保持一个预设固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载交流电流；下一步对接头端子试件加载交流电流的数值比上一步对接头端子试件加载交流电流的数值增加。
优选地，第一试验单元还用于：采用三步法加载交流电流，第一步加载交流电流数值为5000A，保持2小时。第二步加载交流电流数值为5750A，保持2小时。第三步加载交流电流数值为6250A，保持2小时。本申请的实施方式，固定数值时间为2小时。
按预设的采样时间间隔对接头端子试件的温度进行记录，以获取接头端子试件在加载交流电流时所对应的温度曲线。采样时间间隔可以为10s，20s或按实际需要设定。
第二试验单元602，采用多步法依次增加直流电流数值的方式对接头端子试件加载直流电流。
优选地，第二试验单元，还用于：采用多步法依次增加直流电数值的方式对接头端子试件加载直流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值直流电流，在固定数值直流电流加载并保持一个预设固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载直流电流；下一步对接头端子试件加载直流电流的数值比上一步对接头端子试件加载直流电流的数值增加。
优选地，第二试验单元还用于：采用三步法加载直流电流，第一步加载直流电流数值为5000A，保持2小时。第二步加载直流电流数值为5750A，保持2小时。第三步加载直流电流数值为6250A，保持2小时。本申请的实施方式，固定数值时间为2小时。
按预设的采样时间间隔对接头端子试件的温度进行记录，以获取接头端子试件在加载直流电流时所对应的温度曲线。采样时间间隔可以为10s，20s或按实际需要设定。
第一分析单元603，用于获取多步加载交流电流时对应的交流载流密度，以及多步加载交流电流时对应的交流载流密度条件下保持预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成交流载流密度与温升的函数。
第二分析单元604，用于获取多步加载直流电流时对应的直流载流密度，以及多步加载直流电流时对应的直流载流密度条件下保持预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成直流载流密度与温升的函数。
等效单元605，用于将直流电流数值对应的直流载流密度代入直流载流密度与温升的函数，得到与直流电流数值对应的温升值。
将与直流电流数值对应的温升值代入到交流载流密度与温升的函数，获取交流载流密度，并将交流载流密度转化为对应的交流电流数值。
试验单元606，用于以所述交流电流数值代替所述直流电流数值，对接头端子进行载流-温升试验。
本发明实施方式的一种用于换流站接头端子的载流-温升实验系统600与本发明实施方式的一种用于换流站接头端子的载流-温升实验方法100相对应，在此不再进行赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (20)
1.一种用于换流站接头端子的载流-温升实验方法，所述方法包括：
将直流电流数值对应的直流载流密度代入所述直流载流密度与温升的函数，得到与所述直流电流数值对应的温升值；
将与所述直流电流数值对应的温升值代入到所述交流载流密度与温升的函数，获取交流载流密度，并将交流载流密度转化为对应的交流电流数值；
以所述交流电流数值代替所述直流电流数值，对接头端子进行载流-温升试验。
2.根据权利要求1所述的方法，在将直流电流数值对应的直流载流密度代入所述直流载流密度与温升的函数，得到与所述直流电流数值对应的温升值之前，还包括：获取所述多步加载交流电流时对应的交流载流密度，以及所述多步加载交流电流时对应的交流载流密度条件下保持所述预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成所述交流载流密度与温升的函数；
获取所述多步加载直流电流时对应的直流载流密度，以及所述多步加载直流电流时对应的直流载流密度条件下保持所述预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成所述直流载流密度与温升的函数。
3.根据权利要求2所述的方法，在拟合成所述交流载流密度与温升的函数、拟合成所述直流载流密度与温升的函数之前，获取所述接头端子试件在加载交流电流时所对应的温度曲线、获取所述接头端子试件在加载直流电流时所对应的温度曲线，包括：采用多步法依次增加交流电数值方式对接头端子试件加载交流电流；
按预设的采样时间间隔对所述接头端子试件的温度进行记录，以获取所述接头端子试件在加载交流电流时所对应的温度曲线；
采用多步法依次增加直流电数值方式对接头端子试件加载直流电流；
按预设的采样时间间隔对所述接头端子试件的温度进行记录，以获取所述接头端子试件在加载直流电流时所对应的温度曲线。
4.根据权利要求1所述的方法，包括调试大电流发生装置和控制环境条件。
5.根据权利要求4所述的方法，在所述接头端子试件与大电流发生装置引流板搭接面上涂覆导电膏，将所述接头端子试件与所述大电流发生装置固定连接，在所述接头端子试件表面均匀布置温度传感器。
6.根据权利要求1所述的方法，所述采用多步法依次增加交流电数值的方式对接头端子试件加载交流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值交流电流，在所述固定数值交流电流加载并保持一个预设固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载交流电流；下一步对接头端子试件加载的交流电流数值比上一步对接头端子试件加载的交流电流数值增加。
7.根据权利要求1所述的方法，所述采用多步法依次增加直流电数值的方式对接头端子试件加载直流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值直流电流，在所述固定数值直流电流加载并保持一个预设固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载直流电流；下一步对接头端子试件加载的直流电流数值比上一步对接头端子试件加载的直流电流数值增加。
8.根据权利要求1所述的方法，包括采用三步法加载交流电流，第一步加载交流电流数值为5000A，第二步加载交流电流数值为5750A，第三步加载交流电流数值为6250A。
9.根据权利要求1所述的方法，包括采用三步法加载直流电流，第一步加载直流电流数值为5000A，第二步加载直流电流数值为5750A，第三步加载直流电流数值为6250A。
10.根据权利要求2所述的方法，所述预设固定数值时间为2小时。
11.一种用于换流站接头端子的载流-温升实验系统，所述系统包括：
等效单元，用于将直流电流数值对应的直流载流密度代入所述直流载流密度与温升的函数，得到与所述直流电流数值对应的温升值；以及将与所述直流电流数值对应的温升值代入到所述交流载流密度与温升的函数，获取交流载流密度，并将交流载流密度转化为对应的交流电流数值；
试验单元，用于以所述交流电流数值代替所述直流电流数值，对接头端子进行载流-温升试验。
12.根据权利要求11所述的系统，包括：第一分析单元，用于获取所述多步加载交流电流时对应的交流载流密度，以及所述多步加载交流电流时对应的交流载流密度条件下保持所述预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成所述交流载流密度与温升的函数；
第二分析单元，用于获取所述多步加载直流电流时对应的直流载流密度，以及所述多步加载直流电流时对应的直流载流密度条件下保持所述预设固定数值时间段后对应的温度，拟合成所述直流载流密度与温升的函数。
13.根据权利要求11所述的系统，包括：第一试验单元，采用多步法依次增加交流电数值方式对接头端子试件加载交流电流；
按预设的采样时间间隔对所述接头端子试件的温度进行记录，以获取所述接头端子试件在加载交流电流时所对应的温度曲线；
第二试验单元，采用多步法依次增加直流电数值方式对接头端子试件加载直流电流；
按预设的采样时间间隔对所述接头端子试件的温度进行记录，以获取所述接头端子试件在加载直流电流时所对应的温度曲线。
14.根据权利要求11所述的系统，包括初始单元，用于调试大电流发生装置和控制环境条件。
15.根据权利要求14所述的系统，所述初始单元还用于，在所述接头端子试件与大电流发生装置引流板搭接面上涂覆导电膏，将所述接头端子试件与所述大电流发生装置固定连接，在所述接头端子试件表面均匀布置温度传感器。
16.根据权利要求11所述的系统，所述第一试验单元，还用于：所述采用多步法依次增加交流电数值的方式对接头端子试件加载交流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值交流电流，在所述固定数值交流电加载并保持一个固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载交流电流；下一步对接头端子试件加载的交流电流数值比上一步对接头端子试件加载的交流电流数值增加。
17.根据权利要求11所述的系统，所述第二试验单元，还用于：所述采用多步法依次增加直流电数值的方式对接头端子试件加载直流电流，包括：在每一步对接头端子试件加载固定数值直流电流，在所述固定数值直流电流加载并保持一个预设固定数值时间段后，进入下一步对接头端子试件加载直流电流；下一步对接头端子试件加载的直流电流数值比上一步对接头端子试件加载的直流电流数值增加。
18.根据权利要求11所述的系统，所述第一试验单元还用于：采用三步法加载交流电流，第一步加载交流电流数值为5000A，第二步加载交流电流数值为5750A，第三步加载交流电流数值为6250A。
19.根据权利要求11所述的系统，所述第二试验单元还用于：采用三步法加载直流电流，第一步加载直流电流数值为5000A，第二步加载直流电流数值为5750A，第三步加载直流电流数值为6250A。
20.根据权利要求11所述的系统，所述预设固定数值时间为2小时。
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