CN115795263B - 一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法，包括：通过GIL单个绝缘子沿面闪络概率和绝缘子个数，计算出整条线路的失效概率。通过GIL单个绝缘子的沿面闪络概率和老化系数，计算整条线路在特定服役年限下的失效概率。通过GIL整条线路绝缘失效概率要求和单个绝缘子的老化系数，计算单个GIL绝缘子应满足的沿面闪络概率要求。本方法可用于长距离GIL线路可靠设计、运维检修、绝缘子的质量控制，计算步骤简洁、效果明显。

Description

一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法

技术领域

本发明属于电气装备领域，特别是涉及一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法。

背景技术

气体绝缘输电线路(GIL)主要用于用地紧张的城市输电，具有结构紧凑、输送容量大、损耗小、不受外界环境影响的优点。然而由于其结构紧凑，GIL内部气体和固体绝缘介质处于强电场中，GIL设备绝缘失效的风险也随电场和距离增大而增大。因此评估长距离GIL运行失效概率，对于GIL的设计和运维具有重要意义。然而目前关于长距离GIL设备绝缘失效概率评估方面国内外研究还处于空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法，包括：

获取服役前绝缘输电线路中的绝缘子数目、单个绝缘子的沿面闪络概率和年老化系数；

基于所述绝缘子数目与所述沿面闪络概率获得服役前绝缘输电线路失效概率；

基于所述沿面闪络概率、所述年老化系数、所述绝缘子的数目，计算获得预设服役年限下的绝缘输电线路闪络概率；

获取绝缘输电线路在固定服役年限时的失效概率，并结合所述并结合所述绝缘子数目、固定服役年限，计算达到固定服役年限时单个绝缘子的沿面闪络概率；

基于服役前绝缘输电线路失效概率、预设服役年限下的绝缘输电线路闪络概率、达到固定服役年限时的单个绝缘子的沿面闪络概率的计算实现绝缘输电线路绝缘失效概率评估。

可选的，获取服役前绝缘输电线路失效概率的过程包括：取单个绝缘子的若干个不同失效概率等级对第一线路失效概率进行计算，计算公式如下：

P₀＝1-(1-p₀)^N

P₀为服役前绝缘输电线路失效概率，p₀为服役前单个绝缘子沿面闪络概率，N为绝缘子数目。

可选的，获取第一线路闪络概率的过程包括：获得所述年老化系数和预设服务年限的乘积，取沿面闪络概率与所述乘积的比值，得到预设服役年限下单个绝缘子的沿面闪络概率，结合预设服务年限，获得第一线路闪络概率。

可选的，达到固定服役年限时单个绝缘子的沿面闪络概率的计算公式如下：

p_x0为达到固定服役年限时单个绝缘子的沿面闪络概率，N为绝缘子数目，x与P_x分别为固定服役年限与固定服役年限时的失效概率，m为年老化系数。

本发明的技术效果为：

本发明的方法能够在只知道GIL绝缘子沿面闪络概率和线路采用的绝缘子数目的条件下，计算出GIL线路的绝缘失效概率；并且可以根据绝缘子的老化特性，推算出特定服役年限条件下GIL线路的绝缘失效概率；还可以根据GIL线路绝缘失效概率要求，反推出对绝缘子电气性能的要求。本发明可以有效预知长距离GIL的运行风险，预控设备设计制造质量，提高长距离GIL的安全可靠性，通过三种计算完成对输电线路的多角度评估。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中的长距离GIL绝缘失效概率评估方法流程图；

图2为本发明实施例中的单个绝缘子失效概率p₀取不同值时整条线路的失效概率P₀随GIL绝缘子个数的变化图；

图3为本发明实施例中的GIL整条线路绝缘失效概率P_x取不同值时单个绝缘子失效概率p₀随GIL绝缘子个数的变化。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

输电线路中包括了多个绝缘子串联，单个绝缘子失效都会导致整条线路失效，线路上绝缘子个数越多，线路失效概率越大。因此对输电线路的绝缘失效概率评估，需要根据单个绝缘子的失效概率和绝缘子个数来进行。反过来，如果工程中规定了输电线路的失效概率不能超过某个值，那么也可以用来计算单个绝缘子的失效概率。

关于上述内容，本实施例中提供一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法，包括：

包括如下步骤：①根据GIL单个绝缘子沿面闪络概率p₀和整条线路的绝缘子个数N，计算整条线路的失效概率P₀；②根据GIL单个绝缘子的年老化系数m，计算服役年限n下单个绝缘子的沿面闪络概率p_n，进而计算整条线路在服役年限n下的闪络概率P_n；③根据服役年限x条件下要求的整条GIL线路绝缘失效概率要求，计算单个GIL绝缘子应满足的沿面闪络概率p₀。

(1)所述根据GIL单个绝缘子沿面闪络概率p₀和整条线路的绝缘子个数N，计算整条线路的失效概率P₀，采用下式计算：

P₀＝1-(1-p₀)^N (1)

(2)所述根据GIL单个绝缘子的年老化系数m，计算服役年限n下单个绝缘子的沿面闪络概率p_n，进而计算整条线路在服役年限n下的闪络概率P_n，采用下式进行计算：

p_n＝p₀/(mn) (2)

P_n＝1-(1-p_n)^N (3)

(3)所述根据服役年限x条件下要求的整条GIL线路绝缘失效概率要求P_x，计算单个GIL绝缘子应满足的沿面闪络概率p_x0，采用下式进行计算：

本实施例采用上述技术方案，主要有以下效果：

(1)仅通过GIL单个绝缘子沿面闪络概率p₀和绝缘子个数N，可以计算出整条线路的失效概率，为长距离GIL线路可靠设计提供依据。

(2)仅通过GIL单个绝缘子的沿面闪络概率p₀和老化系数m，可以计算整条线路在特定服役年限下的失效概率，为长距离GIL线路的运维检修提供依据。

(3)仅通过GIL整条线路绝缘失效概率要求和单个绝缘子的老化系数m，可以计算单个GIL绝缘子应满足的沿面闪络概率要求，为长距离GIL绝缘子的质量控制提供依据。

实施例二

如图1-3所示，本实施例中提供一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法，包括：

通过GIL单个绝缘子沿面闪络概率p₀和绝缘子个数N，计算出整条线路的失效概率。

整条线路的失效概率P₀，采用下式计算：

P₀＝1-(1-p₀)^N

根据绝缘子制造工艺不同，取单个绝缘子的3个不同失效概率等级进行计算，即p₀＝0.01％、p₀＝0.1％和p₀＝1％。P₀的计算结果如图2。根据图2中P₀的计算结果可以进行长距离GIL的可靠性设计，若要求整条GIL线路失效概率在10％以下，则p₀＝1％情况下绝缘子个数只能在10个以内，按照平均100米2个绝缘子计算，相应GIL线路的长度将局限在0.5km以内；p₀＝0.1％情况下绝缘子个数在100个以内，相应GIL线路的长度将局限在5km以内；p₀＝0.01％情况下绝缘子个数将可达到1000个，相应GIL线路的长度可达到50km。因此根据单个绝缘子的失效概率，可以估算整条长距离GIL线路的失效概率，并结合整条GIL线路的绝缘失效概率要求，设计确保长距离GIL能够高可靠运行的最大距离。

根据服役年限x条件下要求的整条GIL线路绝缘失效概率要求P_x，计算单个GIL绝缘子应满足的沿面闪络概率p_x0。

采用下式进行计算：

根据绝缘子长期服役条件下老化特性不同，取单个绝缘子的3个不同老化等级进行计算，即mx＝1(未老化时)、mx＝0.8(轻微老化)、mx＝0.5(严重老化)。若严格控制整条GIL线路的绝缘失效概率为P_x＝0.1％，此时p₀的计算结果如图3。按照平均100米2个绝缘子计算，15km GIL对应约300个绝缘子，mx＝1时单个绝缘子的失效概率应不高于10-3％(十万分之一)，随着mx降低，单个绝缘子的失效概率将更高，由该曲线可得到单个绝缘子的概率要求，从而对绝缘子制造提出要求。

实施例三

如图1所示，本实施例中提供一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法，包括：

获取服役前绝缘输电线路中的绝缘子数目、单个绝缘子的沿面闪络概率和年老化系数；

基于绝缘子数目与沿面闪络概率获得服役前绝缘输电线路失效概率；

基于沿面闪络概率、年老化系数、绝缘子的数目，计算获得预设服役年限下的绝缘输电线路闪络概率；

获取绝缘输电线路在固定服役年限时的失效概率，并结合绝缘子数目、固定服役年限，计算达到固定服役年限时单个绝缘子的沿面闪络概率；

基于服役前绝缘输电线路失效概率、预设服役年限下的绝缘输电线路闪络概率、达到固定服役年限时的单个绝缘子的沿面闪络概率的计算实现绝缘输电线路绝缘失效概率评估。

具体的，获取服役前绝缘输电线路失效概率的过程包括：取单个绝缘子的若干个不同失效概率等级对第一线路失效概率进行计算，计算公式如下：

P₀＝1-(1-p₀)^N

P₀为服役前绝缘输电线路失效概率，p₀为服役前单个绝缘子沿面闪络概率，N为绝缘子数目。

具体的，获取第一线路闪络概率的过程包括：获得年老化系数和预设服务年限的乘积，取沿面闪络概率与乘积的比值，得到预设服役年限下单个绝缘子的沿面闪络概率，结合预设服务年限，获得第一线路闪络概率。

具体的，达到固定服役年限时单个绝缘子的沿面闪络概率的计算公式如下：

p_x0为达到固定服役年限时单个绝缘子的沿面闪络概率，N为绝缘子数目，x与P_x分别为固定服役年限与固定服役年限时的失效概率，m为年老化系数。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取服役前绝缘输电线路中的绝缘子数目、单个绝缘子的沿面闪络概率和年老化系数；

基于所述绝缘子数目与所述沿面闪络概率获得服役前绝缘输电线路失效概率；

基于所述沿面闪络概率、所述年老化系数、所述绝缘子的数目，计算获得预设服役年限下的绝缘输电线路闪络概率；

获取绝缘输电线路在固定服役年限时的失效概率，并结合所述绝缘子数目、固定服役年限，计算达到固定服役年限时单个绝缘子的沿面闪络概率；

基于服役前绝缘输电线路失效概率、预设服役年限下的绝缘输电线路闪络概率、达到固定服役年限时的单个绝缘子的沿面闪络概率的计算实现绝缘输电线路绝缘失效概率评估；

获取服役前绝缘输电线路失效概率的过程包括：取单个绝缘子的若干个不同失效概率等级对服役前绝缘输电线路失效概率进行计算，计算公式如下：

P₀＝1-(1-p₀)^N

P₀为服役前绝缘输电线路失效概率，p₀为服役前单个绝缘子沿面闪络概率，N为绝缘子数目；

获取预设服役年限下的绝缘输电线路闪络概率的过程包括：获得所述年老化系数和预设服务年限的乘积，取沿面闪络概率与所述乘积的比值，得到预设服役年限下单个绝缘子的沿面闪络概率，结合预设服役年限，获得预设服役年限下的绝缘输电线路闪络概率；

达到固定服役年限时单个绝缘子的沿面闪络概率的计算公式如下：

p_x0为达到固定服役年限时单个绝缘子的沿面闪络概率，N为绝缘子数目，x与P_x分别为固定服役年限与固定服役年限时的失效概率，m为年老化系数。