【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電氣。
技術介紹
1、氣體絕緣開關設備gis中隔離開關承擔著隔離電源，為電力系統的檢修工作提供一個安全的工作環境的重要功能。傳統隔離開關只有一個隔離斷口，因此在進行gis備用間隔擴建安裝及交接耐壓試驗時，均需對原運行母線進行停電處理，以避免對接安裝施工時隔離斷口放電擊穿造成的人身傷害以及因放電擊穿導致設備安全事故的發生。改良后的雙斷口隔離開關能有效解決常規gis變電站遠期改擴建及檢修時gis雙母線需要停電的頑疾，雙斷口隔離開關的兩個斷口分別能滿足單斷口的絕緣要求，gis間隔雙斷口母線隔離開關技術既能保證擴建過程中以及交接耐壓試驗時原gis運行設備無需停電，又能將擴建過程中gis對接安裝以及擴建后耐壓試驗的風險大幅減低，有效節省了gis擴建工期，提高了施工效率，避免了停電損失。
2、在輸變電系統氣體絕緣電氣設備中，具有優異滅弧和絕緣性能的sf6氣體一直被廣泛應用，據統計，每年電力行業sf6用氣量約占全球產量的50％。目前已一期投運的或正在改進設計的gis雙斷口隔離開關氣室內使用的也是六氟化硫sf6氣體。然而sf6是一種具有極強溫室效應的氣體，設備在檢修和調試過程中都會造成sf6氣體進入大氣環境中，同時sf6極難分解，能在大氣中存活3200年，對環境持續的造成巨大影響。隨著“雙碳”目標的推進，我國未來將縮緊gis建設中對sf6絕緣氣體的使用，用環境友好型的替代氣體替代sf6，在今后的gis不停電擴建工程中，二期擴建部分需采用替代氣體，那么為了變電站運維的便利性，需為一期已投運的gis，尤其是與二期設備直接相
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提出一種雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體的適用性校驗方法，通過進行溫度場以及電場的仿真，得到按照不同比例混合的sf6替代氣體的雙斷口隔離開關的溫度場以及電場的分布情況，校驗出應用在雙斷口隔離開關氣室中sf6混合替代氣體的最佳混合比例。
2、本專利技術以絕緣性能、經濟性能更為優異的c4f7n和n2混合氣體作為雙斷口隔離開關sf6替代氣體，旨在校驗出兩者混合的最佳比例。
3、專利技術人經研究發現，上述替代氣體在不同組分比例、不同壓強的情況下，其絕緣性能、熱傳導與熱對流性能均不相同，因此對原先使用sf6做絕緣氣體的雙斷口隔離開關，需通過溫度流體場、電場耦合計算的方式，重新開展溫升校核與內絕緣校核，同時兼顧混合氣體的低碳性與經濟性，結合這三個方面影響可以校驗出滿足溫升與絕緣要求的替代氣體的最佳比例。
4、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，包括：
5、建立雙斷口隔離開關設備仿真模型：
6、利用混合網格劃分方式對仿真模型進行網格劃分，并對仿真模型進行參數設置；
7、設定替代氣體中n2與c4f7n的初始混合比例及仿真步長；
8、根據仿真模型的參數設置，按仿真步長依次更改替代氣體中n2與c4f7n的混合比例，分別對設備進行溫度場仿真得到最大溫升值，直至最大溫升值滿足設備溫升條件；
9、對最大溫升值滿足設備溫升條件的替代氣體，對使用該替代氣體的設備進行電場仿真，判斷電場仿真結果是否滿足電場強度判據；若不滿足，則按仿真步長依次更改替代氣體中n2與c4f7n的混合比例并再次仿真，直至滿足電場強度判據，則該替代氣體校驗通過。
10、所述建立雙斷口隔離開關設備仿真模型，具體為：根據gis不停電擴建與現場試驗的要求或根據已一期投運的gis雙斷口隔離開關設計圖，建立出滿足要求的雙斷口隔離開關設備仿真模型，重點構建雙斷口靜觸頭、聯動分合的動觸頭、專用的輔助接地裝置與配套的殼體與絕緣件，并對其他部分適當進行簡化，仿真模型主要包括雙斷口動靜側觸頭、輔助接地裝置、絕緣件以及外殼部分。
11、所述利用混合網格劃分方式對仿真模型進行網格劃分，具體為：對雙斷口隔離開關設備中三相觸頭部分進行細密的網格劃分(在用comsol仿真軟件進行這部分網格劃分時，選擇“極細”網格大小進行劃分)，對于殼體以及空氣外殼采用較大的單元格進行網格劃分(在用comsol仿真軟件進行這部分網格劃分時，選擇“較粗”網格大小進行劃分)，模型外部建立邊長為2m的正方體作為仿真計算中的計算域；
12、所述三相觸頭部分包括電場計算中的雙斷口動靜觸頭表面圓角、輔助接地裝置動靜觸頭表面圓角、導體與絕緣件交接處，溫度流體場計算中的導體與絕緣件表層氣體區域、雙斷口動靜觸頭接觸點。
13、所述對仿真模型進行參數設置，具體為：在溫升仿真中設置包括模型各部分具體參數以及不同替代氣體的密度、動力粘度、恒壓熱容以及導熱系數，邊界條件設置固體和流體耦合傳熱，在仿真模型上下頂部設置自然對流通風條件；在電場仿真中設置各個觸頭電壓參數并且在接地觸頭上設置接地邊界條件。
14、替代氣體的密度為：
15、ρ＝w1ρ1+w2ρ2
16、其中，w1、ρ1分別n2的占比和密度；w2、ρ2分別c4f7n的占比和密度；
17、替代氣體的動力粘度為：
18、
19、其中，v1為n2的動力粘度；v2為c4f7n的動力粘度；
20、替代氣體的恒壓熱容為：
21、cp＝(cp,1*m1+cp,2*m2)/(m1+m2)
22、其中，cp,1、m1為n2的恒壓熱容和質量；cp,2、m2為c4f7n的恒壓熱容和質量；
23、替代氣體的導熱系數為：
24、kmix＝x1k1+x2k2
25、其中，k1、x1為n2的導熱系數和占比；k2、x2為c4f7n的導熱系數和占比。
26、所述初始混合比例為n2的含量為100％，所述仿真步長為n2的含量減少5％。
27、所述設備溫升條件為雙斷口隔離開關設備出廠設計要求值，具體為：最大溫升應小于60℃。
28、所述電場強度判據為雙斷口隔離開關設備出廠設計要求值，具體為：導體表面電場模值小于25kv/mm，絕緣件表面電場模值小于18kv/mm。
29、本專利技術還提供一種雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗裝置，包括：
30、模型建立模塊，用于建立雙斷口隔離開關設備仿真模型：
31、模型處理模塊，用于利用混合網格劃分方式對仿真模型進行網格劃分，并對仿真模型進行參數設置；
32、設定模塊，用于設定替代氣體中n2與c4f7n的初始混合比例及仿真步長；
33、仿真模塊一，用于根據仿真模型的參數設置，按仿真步長依次更改替代氣體中n2與c4f7n的混合比例，分別對設備進行溫度場仿真得到最大溫升值，直至最大溫升值滿足設備溫升條件；
34、仿真模塊二，用于對最大溫升值滿足設備溫升條件的替代氣體，對使用該本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，其特征在于：所述建立雙斷口隔離開關設備仿真模型，具體為：根據GIS不停電擴建與現場試驗的要求或根據已一期投運的GIS雙斷口隔離開關設計圖，建立出滿足要求的雙斷口隔離開關設備仿真模型，重點構建雙斷口靜觸頭、聯動分合的動觸頭、專用的輔助接地裝置與配套的殼體與絕緣件，并對其他部分適當進行簡化，仿真模型主要包括雙斷口動靜側觸頭、輔助接地裝置、絕緣件以及外殼部分。
3.根據權利要求1所述的雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，其特征在于：所述利用混合網格劃分方式對仿真模型進行網格劃分，具體為：對雙斷口隔離開關設備中三相觸頭部分進行細密的網格劃分，對于殼體以及空氣外殼采用較大的單元格進行網格劃分；所述三相觸頭部分包括電場計算中的雙斷口動靜觸頭表面圓角、輔助接地裝置動靜觸頭表面圓角、導體與絕緣件交接處，溫度流體場計算中的導體與絕緣件表層氣體區域、雙斷口動靜觸頭接觸點。
4.根據權利要求1所述的雙斷口隔離開關六
5.根據權利要求4所述的雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體的適用性校驗方法，其特征在于：替代氣體的密度為：
6.根據權利要求1所述的雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，其特征在于，所述初始混合比例為N2的含量為100％，所述仿真步長為N2的含量減少5％。
7.根據權利要求1所述的雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，其特征在于：所述設備溫升條件為雙斷口隔離開關設備出廠設計要求值，具體為：最大溫升應小于60℃。
8.根據權利要求1所述的雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，其特征在于：所述電場強度判據為雙斷口隔離開關設備出廠設計要求值，具體為：導體表面電場模值小于25kV/mm，絕緣件表面電場模值小于18kV/mm。
9.一種雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗裝置，其特征在于：包括：
10.根據權利要求9所述的雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗裝置，其特征在于：所述模型建立模塊，具體用于：根據GIS不停電擴建與現場試驗的要求或根據已一期投運的GIS雙斷口隔離開關設計圖，建立出滿足要求的雙斷口隔離開關設備仿真模型，重點構建雙斷口靜觸頭、聯動分合的動觸頭、專用的輔助接地裝置與配套的殼體與絕緣件，并對其他部分適當進行簡化，仿真模型主要包括雙斷口動靜側觸頭、輔助接地裝置、絕緣件以及外殼部分；
...【技術特征摘要】
1.一種雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，其特征在于：所述建立雙斷口隔離開關設備仿真模型，具體為：根據gis不停電擴建與現場試驗的要求或根據已一期投運的gis雙斷口隔離開關設計圖，建立出滿足要求的雙斷口隔離開關設備仿真模型，重點構建雙斷口靜觸頭、聯動分合的動觸頭、專用的輔助接地裝置與配套的殼體與絕緣件，并對其他部分適當進行簡化，仿真模型主要包括雙斷口動靜側觸頭、輔助接地裝置、絕緣件以及外殼部分。
3.根據權利要求1所述的雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，其特征在于：所述利用混合網格劃分方式對仿真模型進行網格劃分，具體為：對雙斷口隔離開關設備中三相觸頭部分進行細密的網格劃分，對于殼體以及空氣外殼采用較大的單元格進行網格劃分；所述三相觸頭部分包括電場計算中的雙斷口動靜觸頭表面圓角、輔助接地裝置動靜觸頭表面圓角、導體與絕緣件交接處，溫度流體場計算中的導體與絕緣件表層氣體區域、雙斷口動靜觸頭接觸點。
4.根據權利要求1所述的雙斷口隔離開關六氟化硫替代氣體適用性校驗方法，其特征在于：所述對仿真模型進行參數設置，具體為：在溫升仿真中設置包括模型各部分具體參數以及不同替代氣體的密度、動力粘度、恒壓熱容以及導熱系數，邊界條件設置固體和流體耦合傳熱，在仿真模型上下頂部設置自然對流通風條件；在電場仿真中設置各...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李勁彬，文雅欽，楊洸，殷建剛，程子豪，楊航，周圣枝，陳雋，和彥淼，任劼帥，崔博源，陳軒，周玉，金燕云，張險峰，向金華，馮艷，陳軍，
申請(專利權)人：國網湖北省電力有限公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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