CN115809521A - 一种gil内外径尺寸优化设计方法及*** - Google Patents
一种gil内外径尺寸优化设计方法及*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN115809521A CN115809521A CN202211454060.1A CN202211454060A CN115809521A CN 115809521 A CN115809521 A CN 115809521A CN 202211454060 A CN202211454060 A CN 202211454060A CN 115809521 A CN115809521 A CN 115809521A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conductor
- gil
- calculating
- outer diameter
- field intensity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 103
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 66
- 238000013215 result calculation Methods 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Organic Insulating Materials (AREA)
Abstract
本申请公开了一种GIL内外径尺寸优化设计方法及***,其中,方法包括以下步骤:基于GIL的内部导体数据,计算气体介质密度;基于气体介质密度和气体介质用密度约化的临界约化场强,计算气体介质起始放电场强;基于气体介质起始放电场强和GIL的裕度系数,计算导体表面控制场强;基于GIL的内部电场不均匀度,计算GIL的外壳内径与导体外径比值;基于GIL内的导体承受最高电压、内部电场不均匀度和导体表面控制场强,计算GIL的外壳内径与导体外径差值;基于比值和差值,计算得到外壳内径和导体外径。本申请可以提高GIL绝缘的可靠性,还可以根据气体介质特性的不同来灵活调节GIL设备尺寸。
Description
技术领域
本申请涉及电气装备领域,具体涉及一种GIL内外径尺寸优化设计方法。
背景技术
气体绝缘输电线路(GIL)具有结构紧凑、输送容量大、无电磁环境污染问题的显著优点,特别适合用于土地资源紧张的城市大容量输电。GIL设备的主体结构是内导体与外壳呈同轴布置,然而不同厂家生产的相同电压等级的GIL,其内外径尺寸不一致。这导致用户单位甚至厂家自身都难以判断应该选择何种尺寸。因此需要提出一种GIL内外径尺寸优化设计方法。然而目前关于GIL设备内外径尺寸优化设计方法还较为少见。
发明内容
本申请提供了一种GIL内外径尺寸优化设计方法及***,能够综合考虑不同电压等级和不同气体介质的绝缘要求,得出最优的内外径尺寸。采用本发明的方法,可以有效提升GIL的安全可靠性和经济性。
为达到上述目的,本申请提供了以下方案:
一种GIL内外径尺寸优化设计方法,包括以下步骤:
S1.基于GIL的导体表面温度和气压,计算气体介质密度;
S2.基于所述气体介质密度和气体介质用密度约化的临界约化场强,计算气体介质起始放电场强;
S3.基于所述气体介质起始放电场强和所述GIL的裕度系数,计算导体表面控制场强;
S4.基于所述GIL的内部电场不均匀度,计算所述GIL的外壳内径与导体外径比值;
S5.基于所述GIL内的导体承受最高电压、所述内部电场不均匀度和所述导体表面控制场强,计算所述GIL的外壳内径与导体外径差值;
S6.基于所述比值和所述差值,计算得到外壳内径和导体外径。
优选的,所述S1包括:
基于所述GIL导体表面的温度T0和气压p,计算得到导体附近所述气体介质密度ρ0,计算公式如下:
ρ0=pM/(RT0)
其中,M为所述GIL内部气体的摩尔质量,R为气体常数。
优选的,所述S2包括:
基于导体附近所述气体介质密度ρ0和所述气体介质用密度约化的临界约化场强(E/ρ)c,计算得到气体介质的起始放电场强Er,计算公式如下:
Er=ρ0(E/ρ)c。
优选的,所述S3包括:
基于所述起始放电场强Er和所述GIL绝缘的裕度系数m,计算得到导体表面控制场强E0,计算公式如下:
E0=mEr。
优选的,所述S4包括:
基于所述GIL的所述内部电场不均匀度f,计算所述外壳内径与导体外径比值R0/r0,计算公式如下:
其中,R0为外壳内径,r0为导体外径。
优选的,所述S5包括:
基于所述GIL内的导体承受最高电压U0、所述内部电场不均匀度f和所述导体表面控制场强E0,计算得到所述外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算公式如下:
R0-r0=U0f/E0。
优选的,所述S6包括:
基于所述外壳内径与导体外径比值R0/r0和所述外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算外壳内径R0与导体外径r0,计算公式如下:
本申请还提供了一种GIL内外径尺寸优化设计***,包括:密度计算模块、第一场强计算模块、第二场强计算模块、比值计算模块、差值计算模块和结果计算模块;
所述密度计算模块用于基于所述GIL导体表面的温度T0和气压p,计算得到导体附近气体介质密度ρ0,计算公式如下:
ρ0=pM/(RT0)
其中,M为所述GIL内部气体的摩尔质量,R为气体常数;
所述第一场强计算模块用于基于导体附近所述气体介质密度ρ0和所述气体介质用密度约化的临界约化场强(E/ρ)c,计算得到气体介质的起始放电场强Er,计算公式如下:
Er=ρ0(E/ρ)c;
所述第二场强计算模块用于基于所述起始放电场强Er和GIL绝缘的裕度系数m,计算得到导体表面控制场强E0,计算公式如下:
E0=mEr;
所述比值计算模块用于基于所述GIL的内部电场不均匀度f,计算外壳内径与导体外径比值R0/r0,计算公式如下:
其中,R0为外壳内径,r0为导体外径;
所述差值计算模块用于基于GIL内的导体承受最高电压U0、所述内部电场不均匀度f和所述导体表面控制场强E0,计算得到外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算公式如下:
R0-r0=U0f/E0;
所述结果计算模块用于基于所述外壳内径与导体外径比值R0/r0和所述外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算外壳内径R0与导体外径r0,计算公式如下:
本申请的有益效果为:
(1)本申请考虑了正常工作条件下GIL内部导体表面附近温度较高,导致的导体表面附近气体密度较低,从而对放电电压产生的降低效应,采用本专利的设计方法可以提高GIL绝缘的可靠性;
(2)本申请通过气体绝缘介质的耐电强度来设计GIL管道的尺寸,可以用于当气体介质变化,如采用环保气体介质时的特殊场合。即可以根据气体介质特性的不同来灵活调节GIL设备尺寸。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一的方法流程示意图;
图2为本申请实施例一的GIL电场不均匀系数f随比值R0/r0的变化曲线图;
图3为本申请实施例二的***结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
实施例一
在本实施例一中,如图1所示,一种GIL内外径尺寸优化设计方法,包括以下步骤:
S1.基于GIL导体表面的温度T0和气压p,计算得到导体附近气体介质密度ρ0,计算公式如下:
ρ0=pM/(RT0)
其中,M为GIL内部气体的摩尔质量,R为气体常数;
S2.基于导体附近气体介质密度ρ0和所述气体介质用密度约化的临界约化场强(E/ρ)c,计算得到气体介质的起始放电场强Er,计算公式如下:
Er=ρ0(E/ρ)c;
S3.基于起始放电场强Er和GIL绝缘的裕度系数m,计算得到导体表面控制场强E0,计算公式如下:
E0=mEr;
S4.用于基于GIL的内部电场不均匀度f,计算外壳内径与导体外径比值R0/r0,计算公式如下:
其中,R0为外壳内径,r0为导体外径;
S5.基于GIL内的导体承受最高电压U0、内部电场不均匀度f和导体表面控制场强E0,计算得到外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算公式如下:
R0-r0=U0f/E0;
S6.基于外壳内径与导体外径比值R0/r0和外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算外壳内径R0与导体外径r0,计算公式如下:
下面,将设计500kV以SF6气体作为绝缘介质的GIL为例,详细介绍本实施例的方法流程:
500kV的GIL内部导体表面的最高温度一般控制在105℃以下,20℃下SF6气体的气压一般为0.5MPa,若在导体表面最高温度105℃时运行工况下,SF6气体的摩尔质量M为146g/mol,由此确定导体附近气体介质的密度ρ0,采用下式计算:
ρ0=pM/(RT0)
其中,p为GIL内部气体的气压,M为GIL内部气体的摩尔质量,R为气体常数,其值为8.314J/(mol·K);计算得到ρ0=18.6kg/m3。
SF6气体介质用密度约化的临界约化场强(E/ρ)c约为1.47(kV·mm-1)/(kg·m-3),由此确定SF6气体介质的起始放电场强,采用下式进行计算:
Er=ρ0(E/ρ)c
代入ρ0=18.6kg/m3计算得到Er=27.4kV·mm-1。
S3.GIL绝缘的裕度系数m根据不同制造厂家有所不同,一般可以取为0.85,由此确定导体表面控制场强E0,采用下式进行计算:
E0=mEr
代入Er=27.4kV·mm-1,m=0.85,计算得到E0=23.3kV·mm-1。
由于电场不均匀度f在1~2之间时,为稍不均匀电场,气体放电通常表现为稳定的流注击穿,不会产生电晕损耗,因此在GIL中通常控制电场不均匀度小于2,若控制GIL内部电场不均匀度f为1.8,计算GIL外壳内径与导体外径的比值R0/r0,采用如下隐函数进行计算:
根据该隐函数绘制f随比值R0/r0的关系,如图2所示,得出f=1.8时对应的R0/r0=2.94。
500kV的GIL内导体在进行耐压试验时可能承受的最高电压U0为1675kV(幅值),代入电场不均匀度f=1.8、导体表面控制场强E0=23.3kV·mm-1,计算得到GIL外壳内径与导体外径的差值R0-r0,采用下式进行计算:
R0-r0=U0f/E0计算得到R0-r0=129mm。
根据外径与内径的比值R0/r0、差值R0-r0来确定外径与内径的值R0和r0,采用下式计算:
代入R0/r0=2.94,R0-r0=129mm,计算得到R0=195mm,r0=66mm。
实施例二
在本实施例二中,如图3所示,一种GIL内外径尺寸优化设计***,包括:密度计算模块、第一场强计算模块、第二场强计算模块、比值计算模块、差值计算模块和结果计算模块;
密度计算模块用于基于GIL导体表面的温度T0和气压p,计算得到导体附近气体介质密度ρ0,计算公式如下:
ρ0=pM/(RT0)
其中,M为所述GIL内部气体的摩尔质量,R为气体常数;
第一场强计算模块用于基于导体附近气体介质密度ρ0和所述气体介质用密度约化的临界约化场强(E/ρ)c,计算得到气体介质的起始放电场强Er,计算公式如下:
Er=ρ0(E/ρ)c;
第二场强计算模块用于基于起始放电场强Er和GIL绝缘的裕度系数m,计算得到导体表面控制场强E0,计算公式如下:
E0=mEr;
比值计算模块用于基于GIL的内部电场不均匀度f,计算外壳内径与导体外径比值R0/r0,计算公式如下:
其中,R0为外壳内径,r0为导体外径;
差值计算模块用于基于GIL内的导体承受最高电压U0、内部电场不均匀度f和导体表面控制场强E0,计算得到外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算公式如下:
R0-r0=U0f/E0;
结果计算模块用于基于外壳内径与导体外径比值R0/r0和外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算外壳内径R0与导体外径r0,计算公式如下:
以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述,并非对本申请的范围进行限定,在不脱离本申请设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种GIL内外径尺寸优化设计方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.基于GIL导体表面的温度和气压,计算气体介质密度;
S2.基于所述气体介质密度和气体介质用密度约化的临界约化场强,计算气体介质起始放电场强;
S3.基于所述气体介质起始放电场强和所述GIL的裕度系数,计算导体表面控制场强;
S4.基于所述GIL的内部电场不均匀度,计算所述GIL的外壳内径与导体外径比值;
S5.基于所述GIL内的导体承受最高电压、所述内部电场不均匀度和所述导体表面控制场强,计算所述GIL的外壳内径与导体外径差值;
S6.基于所述比值和所述差值,计算得到外壳内径和导体外径。
2.根据权利要求1所述一种GIL内外径尺寸优化设计方法,其特征在于,所述S1包括:
基于所述GIL导体表面的温度T0和气压p,计算得到导体附近所述气体介质密度ρ0,计算公式如下:
ρ0=pM/(RT0)
其中,M为所述GIL内部气体的摩尔质量,R为气体常数。
3.根据权利要求2所述一种GIL内外径尺寸优化设计方法,其特征在于,所述S2包括:
基于导体附近所述气体介质密度ρ0和所述气体介质用密度约化的临界约化场强(E/ρ)c,计算得到气体介质的起始放电场强Er,计算公式如下:
Er=ρ0(E/ρ)c。
4.根据权利要求3所述一种GIL内外径尺寸优化设计方法,其特征在于,所述S3包括:
基于所述起始放电场强Er和所述GIL绝缘的裕度系数m,计算得到导体表面控制场强E0,计算公式如下:
E0=mEr。
6.根据权利要求5所述一种GIL内外径尺寸优化设计方法,其特征在于,所述S5包括:
基于所述GIL内的导体承受最高电压U0、所述内部电场不均匀度f和所述导体表面控制场强E0,计算得到所述外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算公式如下:
R0-r0=U0f/E0。
8.一种GIL内外径尺寸优化设计***,其特征在于,包括:密度计算模块、第一场强计算模块、第二场强计算模块、比值计算模块、差值计算模块和结果计算模块;
所述密度计算模块用于基于所述GIL导体表面的温度T0和气压p,计算得到导体附近气体介质密度ρ0,计算公式如下:
ρ0=pM/(RT0)
其中,M为所述GIL内部气体的摩尔质量,R为气体常数;
所述第一场强计算模块用于基于导体附近所述气体介质密度ρ0和所述气体介质用密度约化的临界约化场强(E/ρ)c,计算得到气体介质的起始放电场强Er,计算公式如下:
Er=ρ0(E/ρ)c;
所述第二场强计算模块用于基于所述起始放电场强Er和GIL绝缘的裕度系数m,计算得到导体表面控制场强E0,计算公式如下:
E0=mEr;
所述比值计算模块用于基于所述GIL的内部电场不均匀度f,计算外壳内径与导体外径比值R0/r0,计算公式如下:
其中,R0为外壳内径,r0为导体外径;
所述差值计算模块用于基于GIL内的导体承受最高电压U0、所述内部电场不均匀度f和所述导体表面控制场强E0,计算得到外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算公式如下:
R0-r0=U0f/E0;
所述结果计算模块用于基于所述外壳内径与导体外径比值R0/ro和所述外壳内径与导体外径差值R0-r0,计算外壳内径R0与导体外径r0,计算公式如下:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211454060.1A CN115809521B (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 一种gil内外径尺寸优化设计方法及*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211454060.1A CN115809521B (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 一种gil内外径尺寸优化设计方法及*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115809521A true CN115809521A (zh) | 2023-03-17 |
CN115809521B CN115809521B (zh) | 2023-07-25 |
Family
ID=85483642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211454060.1A Active CN115809521B (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 一种gil内外径尺寸优化设计方法及*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115809521B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117807812A (zh) * | 2024-02-29 | 2024-04-02 | 江苏南瑞恒驰电气装备有限公司 | 一种gil的多维优化设计方法及*** |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109633397A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-16 | 武汉大学 | 一种气体绝缘gil尺寸效应试验电极装置及制作、试验方法 |
CN112147471A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-12-29 | 上海交通大学 | 一种gil局部放电源定位方法和*** |
CN114019428A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-08 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | Gil外壳磁场测量装置 |
CN114171236A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-11 | 华北电力大学 | 一种直流气体绝缘输电管道(gil)用驱赶电极 |
-
2022
- 2022-11-21 CN CN202211454060.1A patent/CN115809521B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109633397A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-16 | 武汉大学 | 一种气体绝缘gil尺寸效应试验电极装置及制作、试验方法 |
CN112147471A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-12-29 | 上海交通大学 | 一种gil局部放电源定位方法和*** |
CN114019428A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-08 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | Gil外壳磁场测量装置 |
CN114171236A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-11 | 华北电力大学 | 一种直流气体绝缘输电管道(gil)用驱赶电极 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
仲留寄: "《气体绝缘金属封闭输电线路的仿真与试验研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文库》 * |
何彦良: "《电场不均匀系数对SF6/N2 混合气体 负直流电晕电流脉冲特性的影响》", 《电工技术学报》, vol. 36, no. 15 * |
周振华: "《气体绝缘高压输电线路(GIL)优化设计》", 《电气制造》 * |
许高齐: "《大口径管道几何量非接触式测量关键技术研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文库》 * |
鲁加明;曹伟伟;周振华;: "550kV GIL母线的结构设计", 电气技术, no. 09 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117807812A (zh) * | 2024-02-29 | 2024-04-02 | 江苏南瑞恒驰电气装备有限公司 | 一种gil的多维优化设计方法及*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115809521B (zh) | 2023-07-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN115809521A (zh) | 一种gil内外径尺寸优化设计方法及*** | |
CN109856513B (zh) | 一种xple电缆局部放电或过热的气体监测方法 | |
CN102483990B (zh) | 真空电容式电压互感器 | |
Sima et al. | Impact of time parameters of lightning impulse on the breakdown characteristics of oil paper insulation | |
WO2006073016A1 (ja) | 超電導ケーブルの耐電圧試験方法 | |
CN105137283A (zh) | 一种电缆运行状态诊断*** | |
CN110320450A (zh) | 一种饱和电抗器老化用绝缘材料的寿命评估方法及*** | |
CN115856456A (zh) | 一种电缆电荷测试数据传输方法 | |
CN112683335B (zh) | 一种变电设备套管故障检测方法、装置 | |
CN206945861U (zh) | 一种低气压试验箱转接装置 | |
Liu et al. | Analysis of the relationship between DC component and spectral components of corona current on HVDC transmission lines | |
CN102262203B (zh) | 一种在线监测电容套管绝缘状态的装置及其方法 | |
CN108008335B (zh) | 一种最小二乘法的电容式电压互感器参数辨识方法 | |
Deng et al. | Research on fault location scheme for inverter AC transmission line of AC–DC hybrid system | |
Cotton et al. | Defining safe operating voltages for aerospace electrical systems | |
Hansford et al. | Some notes on design of a high-power radio-telegraphic transmitter using thermionic valves | |
Wang et al. | On‐site partial discharge test technology of converter transformer | |
Bing et al. | Analysis of 500kV Capacitive Voltage Transformer Leakage Fault | |
Jingying et al. | Study on Optimization of Withstand Voltage Test for Long-Distance Power Cable Multi-Resonance System | |
CN115795263B (zh) | 一种长距离气体绝缘输电线路绝缘失效概率评估方法 | |
CN114861445B (zh) | 一种油浸式变压器安全防护计算方法和*** | |
CN113156283B (zh) | 110kv变压器耐压试验的抗干扰方法 | |
CN117554856B (zh) | 一种变压器匝间短路主动防御设备性能验证装置及其方法 | |
CN216160803U (zh) | 一种多晶硅还原炉高压及调功接地检测*** | |
CN212571494U (zh) | 一种安全系数高的低压测量装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |