基于改进间隙系数的直流阀厅最小空气净距计算方法

摘要

本发明涉及一种基于改进间隙系数的直流阀厅最小空气净距计算方法，属于输变电工程直流输电线路设计领域。本发明首先通过开展操作冲击放电试验，得到阀厅内各种间隙的间隙放电电压，然后用最小二乘法确定间隙放电电压与电极尺寸、间隙距离之间的函数关系；利用上述函数关系，得到能考虑电极尺寸和间隙距离影响的改进间隙系数；最后利用上述改进间隙系数，用迭代方法确定直流阀厅的最小空气净距。根据本发明方法计算得到的直流阀厅的最小空气净距，能在保证设备运行安全的同时，尽可能减小空气净距取值，节省工程投资。

主权项

1.一种基于改进间隙系数的直流阀厅最小空气净距计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）设直流阀厅中电气设备之间的间隙类型包括：球或环对板、管母线对板、球或环对管母线、管母线对管母线以及阀塔对地，对于每种间隙类型，通过实际测量得到间隙距离d和电极尺寸r，通过操作冲击放电试验，得到与该间隙距离和电极尺寸相对应的放电电压U₅₀，重复该步骤，得到同一种间隙类型的间隙距离d、电极尺寸r和放电电压U₅₀之间的离散点组合(d₁,r₁,U₅₀₁)、(d₂,r₂,U₅₀₂)、(d₃,r₃,U₅₀₃)、……(d_i,r_i,U_50i)，其中i是测量次数；（2）对上述每一种间隙类型，用下式拟合各间隙放电电压U₅₀与各间隙距离d和电极尺寸r之间的函数关系，其中的电极为球、环、管母线或阀塔中的任何一种：$U_{50}=d^{\frac{5}{3}}(b_0+b_1\left(\frac{1}{d}\right)+b_2{\left(\frac{1}{d}\right)}^2)(a_0+a_{1}r+a_2{r}^2)$其中a₀、a₁、a₂、b₀、b₁和b₂分别是待定的系数，将(d₁,r₁,U₅₀₁)、(d₂,r₂,U₅₀₂)、(d₃,r₃,U₅₀₃)、……(d_i,r_i,U_50i)中的值分别代入上式，用最小二乘法计算得到系数a₀、a₁、a₂、b₀、b₁和b₂；（3）根据步骤（2）的放电电压U₅₀的函数表达式，得到操作冲击作用下的改进间隙系数表达式K：$K=\frac{(b_0+b_1\frac{1}{d}+b_2{\left(\frac{1}{d}\right)}^2)(a_0+a_{1}r+a_2{r}^2)}{500}$（4）根据上述改进间隙系数表达式K，计算各类型间隙最小净空距离，具体方法如下：（4-1）根据直流输电系统的工程要求，设定一个设计裕度k_m，并计算直流阀厅运行条件下的相对空气密度δ：$\delta =\frac{p}{p_0}\frac{273+t_0}{273+t}$其中p₀为标准状态下的大气压，t₀为标准状态下的温度，p为直流阀厅运行条件下的气压，t为直流阀厅运行条件下的温度；（4-2）设定两个中间参数m和w，初始化时两个中间参数m和w的取值为0，定义大气密度修正系数为k₁，定义湿度修正系数为k₂，初始值设k₁＝1，k₂=1，并设初始的改进间隙系数K=1；（4-3）计算大气修正系数K_t，K_t＝k₁k₂；（4-4）计算间隙的放电电压U_w-corr，其中U_w为直流阀厅中与电极相连的电气设备的操作冲击绝缘耐受值，k_m是设计裕度，K_t是大气修正系数，σ为间隙放电电压的变异系数，对于操作冲击，σ取6%；（4-5）根据上述U_w-corr，计算得到一个间隙距离d：$d=\sqrt[0.6]{\frac{U_{w-\mathrm{corr}}}{500K}}$（4-6）根据电极尺寸r和上述间隙距离d，计算得到改进间隙系数K：$K=\frac{(b_0+b_1\frac{1}{d}+b_2{\left(\frac{1}{d}\right)}^2)(a_0+a_{1}r+a_2{r}^2)}{500}$（4-7）利用步骤（4-5）中得到的d和步骤（4-6）中得到的K，得到一个中间参数g：$g=\frac{U_{w-\mathrm{corr}}}{500\mathrm{d\delta K}}$（4-8）根据上述g值和下表中的函数关系，计算中间参数m和w；中间参数m和w与中间参数g的函数关系（4-9）根据步骤（4-8）中得到的m和w，计算大气修正系数K_t，k₁＝δ^mk₂＝k^w$k=1+0.01(\frac{d}{\delta }-11)$K_t＝k₁k₂；（4-10）对步骤（4-5）的间隙距离d进行判断，若相临两次迭代时，d的相对差值小于或等于0.1%，则停止计算，并以该间隙距离d作为该自然条件下的直流阀厅最小空气净距，若相临两次迭代时，d的相对差值大于0.1%，重复步骤（4-5）到（4-10）。