CN109884413A - 一种雷电冲击下基于频分gis绝缘子电场分布计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力设备绝缘结构设计校核领域，具体是一种雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法，通过宽带介电谱仪测得GIS绝缘子用环氧‑氧化铝复合材料的介电频谱，针对不同频率分量设置GIS绝缘子不同的相对介电常数；根据1.2/50μs的标准雷电试验电压波形，以50Hz为基波频率进行快速傅里叶变换；根据快速傅里叶变换后的结果，对不同相对介电常数的GIS绝缘子加载对应频率分量下的电压；对加载不同频率分量电压后的电场分布计算结果进行叠加，得到频分方法下的电场分布计算结果。本发明能够提升1.2/50μs标准雷电冲击试验电压下绝缘子表面电场分布计算的准确性和可靠性，使得GIS绝缘子表面电场分布的计算更贴近实际下真实情况。
Description
技术领域
本发明属于电力设备绝缘结构设计校核领域，特别涉及GIS绝缘子的绝缘结构设计及设计校核，具体是一种雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法。
背景技术
随着我国输电技术的不断发展，气体金属封闭开关设备(GIS)由于其安全性、可靠性、占地面积小等优点，逐步得到广泛应用。GIS绝缘子是其中重要的组成部分，管母的支撑和绝缘，相邻气室的隔离，均靠GIS绝缘子来实现。因此，GIS绝缘子的绝缘结构设计与设计校核具有十分重要的意义。为保证对GIS绝缘子结构设计合理，使其满足各条件下控制场强的要求，需要对其表面电场分布进行准确计算。
1.2/50μs雷电冲击电压波形具有较陡的上升沿，其包含大量高频的谐波分量。由于材料的频率特性，高频下的相对介电常数相对于低频会有很大变化。同时，不同的相对介电常数值会导致不同电场分布计算结果。因此，在对雷电冲击电压下绝缘子表面电场分布进行分析时，需要考虑材料介电常数随频率变化的特性，使得电场分布计算更加准确、可靠。但目前没有一种能准确、可靠的方法来计算在对雷电冲击电压下GIS绝缘子表面电场分布。
发明内容
本发明的目的在于提升1.2/50μs标准雷电冲击试验电压下绝缘子表面电场分布计算的准确性和可靠性，使得GIS绝缘子表面电场分布的计算更贴近实际下真实情况，提出一种雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法。
为达到上述目的，本发明通过采用以下技术方案予以实现：
一种雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法，过程如下：
S1：测量GIS绝缘子用环氧-氧化铝复合材料的介电频谱，根据介电频谱针对不同频率分量设置GIS绝缘子不同的相对介电常数；
S2：对1.2/50μs的标准雷电试验电压波形，以50Hz为基波频率进行快速傅里叶变换；
S3：根据快速傅里叶变换后的结果，对不同相对介电常数的GIS绝缘子加载对应频率分量下的电压，计算出不同频率分量下的电场分布；
S4：对加载不同频率分量电压后的电场分布计算结果进行叠加，得到1.2/50μs的标准雷电试验电压波形下GIS绝缘子的电场分布。
S1中，测量GIS绝缘子用环氧-氧化铝复合材料的介电频谱，并获取得到环氧-氧化铝复合材料相对介电常数随频率变化的规律，根据该规律针对不同频率分量设置GIS绝缘子不同的相对介电常数。
由于材料在不同频率下有不同的相对介电常数值，因此S1中通过宽带介电谱仪测量GIS绝缘子用环氧-氧化铝复合材料的介电频谱，得到不同频率下的相对介电常数值，以此作为环氧-氧化铝复合材料设置的依据。
S2中，1.2/50μs的标准雷电试验电压波形通过下式得到：
式中，U0为直流分量，Ui为各个谐波分量的峰值电压。
S3中，计算不同频率分量下的电场分布的具体过程为：
将不同频率下的每个分量作为一个单独的激励来计算瞬态电场分布，每一个频率分量分别对应一个该频率下环氧-氧化铝复合材料的相对介电常数，进行瞬态计算，得到瞬态计算结果，瞬态计算结果为不同频率分量下不同时刻的电场分布。
S4中，将所有的瞬态计算结果相加，得到1.2/50μs的标准雷电试验电压波形下GIS绝缘子的电场分布。
与现有技术相比，本发明具有如下增益效果：
本发明的雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法，考虑了1.2/50μs的标准雷电冲击电压波由不同频率组成成分，及在不同频率组成成分的电场分布计算中，材料参数的不同。通过实际测得材料的介电频谱，得到不同频率下材料的相对介电常数，并以此为依据在不同频率下的电场分布计算中，设置GIS绝缘子不同材料参数值。通过快速傅里叶变换，以50Hz为基波频率，将标准雷电冲击电压波形进行傅里叶变换，计算得到标准雷电冲击电压波形各频率分量下的电压表达式，在不同频率下的材料参数加载计算后，对个频率分量下的电场分布计算结果进行叠加。该技术方案解决了电场分布计算时频率对材料参数特性影响的计算问题，结果与真实情况更为贴近。
附图说明
图1为本发明雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法流程图；
图2为本发明标准雷电冲击试验电压波形图；
图3为本发明测得的环氧-氧化铝复合材料宽带介电谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，本发明的雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法，包括如下步骤：
步骤(1)：由于环氧-氧化铝复合材料的频率特性，其相对介电常数随着施加电压的频率变化而改变，为确定电场分布计算中环氧-氧化铝复合材料参数的设置值，应用宽带介电谱仪，测量得到环氧-氧化铝复合材料相对介电常数随频率变化的规律，该规律如图3所示。
步骤(2)：连续变化的函数能够通过傅里叶变换表示为直流分量与正弦分量的加和，如下式所示：
其中U0为直流分量，Ui为各个谐波分量的峰值电压。从方程中能够得到不同频率下电压波形的表达式。
由于1.2/50μs的标准试验雷电冲击波形具有较高的高频分量，因此，通过快速傅里叶变换，以50Hz为基波频率进行分解，能够得到不同频率分量下的电压表达式，所得1.2/50μs标准雷电冲击试验电压波形图如图2所示。
步骤(3)：将不同频率下的每个分量作为一个单独的激励来计算瞬态电场，每一个频率分量分别对应一个该频率下材料的相对介电常数进行瞬态计算。由此可以得到计算出不同频率分量下不同时刻的电场分布结果。
步骤(4)：将步骤(3)中所有的瞬态计算结果相加，得到实际过程中，当雷电波经过时的电场分布。
Claims (6)
1.一种雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法，其特征在于，过程如下：
S1：测量GIS绝缘子用环氧-氧化铝复合材料的介电频谱，根据介电频谱针对不同频率分量设置GIS绝缘子不同的相对介电常数；
S2：对1.2/50μs的标准雷电试验电压波形，以50Hz为基波频率进行快速傅里叶变换；
S3：根据快速傅里叶变换后的结果，对不同相对介电常数的GIS绝缘子加载对应频率分量下的电压，计算出不同频率分量下的电场分布；
S4：对加载不同频率分量电压后的电场分布计算结果进行叠加，得到1.2/50μs的标准雷电试验电压波形下GIS绝缘子的电场分布。
2.根据权利要求1所述的一种雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法，其特征在于，S1中，测量GIS绝缘子用环氧-氧化铝复合材料的介电频谱，并获取得到环氧-氧化铝复合材料相对介电常数随频率变化的规律，根据该规律针对不同频率分量设置GIS绝缘子不同的相对介电常数。
3.根据权利要求1所述的一种雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法，其特征在于，S1中，通过宽带介电谱仪测量GIS绝缘子用环氧-氧化铝复合材料的介电频谱。
4.根据权利要求1所述的一种雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法，其特征在于，S2中，1.2/50μs的标准雷电试验电压波形通过下式得到：
式中，U0为直流分量，Ui为各个谐波分量的峰值电压。
5.根据权利要求4所述的一种雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法，其特征在于，S3中，计算不同频率分量下的电场分布的具体过程为：
将不同频率下的每个分量作为一个单独的激励来计算瞬态电场分布，每一个频率分量分别对应一个该频率下环氧-氧化铝复合材料的相对介电常数，进行瞬态计算，得到瞬态计算结果，瞬态计算结果为不同频率分量下不同时刻的电场分布。
6.根据权利要求5所述的一种雷电冲击下基于频分的GIS绝缘子电场分布计算方法，其特征在于，S4中，将所有的瞬态计算结果相加，得到1.2/50μs的标准雷电试验电压波形下GIS绝缘子的电场分布。
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| CN (1) | CN109884413A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110909497A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-03-24 | 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 | 一种高压开关设备在冲击电压下的暂态电场计算方法 |
| CN113960383A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-21 | 西安苏试广博环境可靠性实验室有限公司 | 一种具有防护功能的电场辐射宽带检测器 |
| CN114089050A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-25 | 清华大学 | 一种gis绝缘子表面电荷畸变电场在线测量方法及装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1372644A (zh) * | 2000-04-28 | 2002-10-02 | 株式会社爱德万测试 | 场分布测量方法及装置 |
| CN101713798A (zh) * | 2009-11-20 | 2010-05-26 | 北京理工大学 | 复合材料内部电场分布测量装置 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1372644A (zh) * | 2000-04-28 | 2002-10-02 | 株式会社爱德万测试 | 场分布测量方法及装置 |
| CN101713798A (zh) * | 2009-11-20 | 2010-05-26 | 北京理工大学 | 复合材料内部电场分布测量装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HAORAN WANG等: "Transient Electric Field Calculation of UHV GIS Spacer under Lightning Impulse", 《2014 ANNUAL REPORT CONFERENCE ON ELECTRICAL INSULATION AND DIELECTRIC PHENOMENA》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110909497A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-03-24 | 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 | 一种高压开关设备在冲击电压下的暂态电场计算方法 |
| CN110909497B (zh) * | 2019-11-14 | 2022-07-15 | 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 | 一种高压开关设备在冲击电压下的暂态电场计算方法 |
| CN113960383A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-21 | 西安苏试广博环境可靠性实验室有限公司 | 一种具有防护功能的电场辐射宽带检测器 |
| CN113960383B (zh) * | 2021-10-26 | 2023-08-15 | 西安苏试广博环境可靠性实验室有限公司 | 一种具有防护功能的电场辐射宽带检测器 |
| CN114089050A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-25 | 清华大学 | 一种gis绝缘子表面电荷畸变电场在线测量方法及装置 |
| CN114089050B (zh) * | 2021-11-15 | 2022-09-09 | 清华大学 | 一种gis绝缘子表面电荷畸变电场在线测量方法及装置 |
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