一种穿墙套管及其表面电导率的计算方法技术

本发明专利技术公开一种穿墙套管及其表面电导率的计算方法，以提高对穿墙套管的绝缘性能的仿真计算分析的准确性，提高穿墙套管的绝缘性能。所述穿墙套管包括户外绝缘套管、户外金具、户内绝缘套管、户内金具和安装法兰，户外绝缘套管和户内绝缘套管通过安装法兰连接；户外金具设置在户外绝缘套管背向安装法兰的一端，户内金具设置在户内绝缘套背向安装法兰的一端；户外绝缘套管包括多个户外大伞、多个户外小伞以及位于户外绝缘套管的两端的户外光滑区，多个相邻的两个户外大伞之间设置有一个户外小伞，户外大伞的外径大于户外小伞的外径；户内绝缘套管包括多个户内绝缘伞和位于户内绝缘套管的两端的户内光滑区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压电气组件
，尤其涉及一种穿墙套管及其表面电导率的计算方法。
技术介绍
在输电系统中，通常会出现将高压电流由户内引向户外或者将高压电流由户外引向户内的情况，为了使输电线路安全穿过墙壁或者其它障碍物，通常会设置穿墙套管，以实现将高压电流由户内引向户外或者将高压电流由户外引向户内，并保证输电线路的安全，使输电系统安全运行。通常，穿墙套管会受到高温、污秽、应力等各方面的影响，穿墙套管的表面会积污，当穿墙套管表面积污不均匀时，则易于发生电晕现象或者滑闪放电现象，危害输电系统的运行安全。为保障输电系统的安全稳定运行，有必要对穿墙套管的绝缘性能进行仿真计算分析。对穿墙套管的绝缘性能进行仿真计算分析时，通常需要涉及到穿墙套管的表面电导率。目前，穿墙套管的表面电导率通常通过加载在穿墙套管的表面上的电压、在穿墙套管的表面加载该电压时对应的泄漏电流计算得到，而未考虑到穿墙套管的表面结构特性，即未考虑到穿墙套管的整体形状系数，因而导致穿墙套管的表面电导率的准确性较差，造成对穿墙套管的绝缘性能的仿真计算分析的准确性较差，从而导致根据仿真计算分析的结果制作形成的穿墙套管的绝缘性能差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种穿墙套管及其表面电导率的计算方法，用于提高对穿墙套管的绝缘性能的仿真计算分析的准确性，提高穿墙套管的绝缘性能。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术的第一方面提供一种穿墙套管，包括户外绝缘套管、户外金具、户内绝缘套管、户内金具和安装法兰，其中，所述安装法兰位于所述户外绝缘套管和所述户内绝缘套管之间，且所述户外绝缘套管和所述户内绝缘套管通过所述安装法兰连接；所述户外金具设置在所述户外绝缘套管背向所述安装法兰的一端，所述户内金具设置在所述户内绝缘套背向所述安装法兰的一端；所述户外绝缘套管包括多个户外大伞、多个户外小伞以及位于所述户外绝缘套管的两端的户外光滑区，多个相邻的两个所述户外大伞之间设置有一个所述户外小伞，所述户外大伞的外径大于所述户外小伞的外径；所述户内绝缘套管包括多个户内绝缘伞和位于所述户内绝缘套管的两端的户内光滑区。本专利技术的第二方面提供一种穿墙套管的表面电导率的计算方法，用于计算如上述技术方案所述的穿墙套管的表面电导率，所述穿墙套管的表面电导率的计算方法包括：步骤S100、构建所述穿墙套管的整体形状系数F的计算模型；步骤S200、根据所述穿墙套管的整体形状系数F的计算模型，确定所述穿墙套管的整体形状系数F；步骤S500、构建所述穿墙套管的表面电导率σ0与所述穿墙套管的整体形状系数F的关系模型；步骤S600、根据所述穿墙套管的表面电导率σ0与所述穿墙套管的整体形状系数的关系模型、所述穿墙套管的整体形状系数F，确定所述穿墙套管的表面电导率σ0。本专利技术提供的穿墙套管的表面电导率的计算方法中，先构建穿墙套管的整体形状系数F的计算模型，以确定穿墙套管的整体形状系数F，然后构建穿墙套管的表面电导率与穿墙套管的整体形状系数的关系模型，以确定穿墙套管的表面电导率σ0，实现对穿墙套管的表面电导率σ0的计算。因此，在本专利技术提供的穿墙套管的表面电导率的计算方法中，考虑了穿墙套管的整体形状系数F对穿墙套管的表面电导率σ0的影响，即考虑了穿墙套管的表面结构特性对穿墙套管的表面电导率σ0的影响，采用本专利技术提供的穿墙套管的表面电导率的计算方法对穿墙套管的表面电导率σ0进行计算时，可以提高穿墙套管的表面电导率σ0的准确性，从而提高对穿墙套管的绝缘性能的仿真计算分析的准确性，提高根据仿真计算分析后获得的结果制作形成的穿墙套管的绝缘性能。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的穿墙套管的轴向截面示意图；图2为图1中户外绝缘套管的结构示意图；图3为图1中户内绝缘套管的结构示意图；图4为一种弧线段在辅助直角坐标系中的位置示意图；图5为另一种弧线段在辅助直角坐标系中的位置示意图；图6为又一种弧线段在辅助直角坐标系中的位置示意图；图7为再一种弧线段在辅助直角坐标系中的位置示意图；图8为一种直线段与主直角坐标系的X轴的位置关系图；图9为另一种直线段与主直角坐标系的X轴的位置关系图；图10为又一种直线段与主直角坐标系的X轴的位置关系图；图11为再一种直线段与主直角坐标系的X轴的位置关系图；图12为本专利技术实施例提供的一种穿墙套管的表面电导率的计算方法的流程图；图13为本专利技术实施例提供的另一种穿墙套管的表面电导率的计算方法的流程图；图14为图13中步骤S210的具体实施流程图；图15为图14中步骤S220的具体实施流程图；图16为图14中步骤S320的具体实施流程图。附图标记：1-户外金具， 2-户外绝缘套管，3-安装法兰 4-户内绝缘套管，5-户内金具， 6-户外大伞，7-户外小伞， 8-户外光滑区，9-户内绝缘伞， 10-户内光滑区。具体实施方式为了进一步说明本专利技术实施例提供的一种穿墙套管及其表面电导率的计算方法，下面结合说明书附图进行详细描述。请参阅图1至图3，本专利技术实施例提供的穿墙套管包括户外绝缘套管2、户外金具1、户内绝缘套管4、户内金具5和安装法兰3，其中，安装法兰3位于户外绝缘套管2和户内绝缘套管4之间，户外绝缘套管2和户内绝缘套管4通过安装法兰3连接；户外金具1设置在户外绝缘套管2背向安装法兰3的一端，户内金具5设置在户内绝缘套4背向安装法兰3的一端；户外绝缘套管2包括多个户外大伞6、多个户外小伞7以及位于户外绝缘套管2的两端的户外光滑区8，多个相邻的两个户外大伞6之间设置有一个户外小伞7，户外大伞6的外径大于户外小伞7的外径；户内绝缘套管4包括多个户内绝缘伞9和位于户内绝缘套管4的两端的户内光滑区10。本专利技术实施例提供的穿墙套管可以应用于直流输电系统中，以支撑用于在户内和户外之间输送高压电流的线路，实现将高压电流由户内引向户外或者将高压电流由户外引向户内，并保持较好的绝缘性能，改善输电系统的运行安全性。请参阅图12，本专利技术实施例还提供一种穿墙套管的表面电导率的计算方法，用于计算上述实施例提供的穿墙套管的表面电导率，所述穿墙套管的表面电导率的计算方法包括：步骤S100、构建穿墙套管的整体形状系数F的计算模型；步骤S200、根据穿墙套管的整体形状系数F的计算模型，确定穿墙套管的整体形状系数F；步骤S500、构建穿墙套管的表面电导率σ0与穿墙套管的整体形状系数F的关系模型；步骤S600、根据穿墙套管的表面电导率σ0与穿墙套管的整体形状系数F的关系模型、穿墙套管的整体形状系数F，确定穿墙套管的表面电导率σ0。本专利技术实施例提供的穿墙套管的表面电导率的计算方法中，先构建穿墙套管的整体形状系数F的计算模型，以确定穿墙套管的整体形状系数F，然后构建穿墙套管的表面电导率与穿墙套管的整体形状系数的关系模型，以确定穿墙套管的表面电导率σ0，实现对穿墙套管的表面电导率σ0的计算。因此，在本专利技术实施例提供的穿墙套管的表面电导率的计算方法中，考虑了穿墙套管的整体形状系数F对穿墙套管的表面电导率σ0的影响，即考虑了穿墙套管的表面结构特性对穿墙套管的表面电导率σ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿墙套管，其特征在于，包括户外绝缘套管、户外金具、户内绝缘套管、户内金具和安装法兰，其中，所述安装法兰位于所述户外绝缘套管和所述户内绝缘套管之间，所述户外绝缘套管和所述户内绝缘套管通过所述安装法兰连接；所述户外金具设置在所述户外绝缘套管背向所述安装法兰的一端，所述户内金具设置在所述户内绝缘套背向所述安装法兰的一端；所述户外绝缘套管包括多个户外大伞、多个户外小伞以及位于所述户外绝缘套管的两端的户外光滑区，多个相邻的两个所述户外大伞之间设置有一个所述户外小伞，所述户外大伞的外径大于所述户外小伞的外径；所述户内绝缘套管包括多个户内绝缘伞和位于所述户内绝缘套管的两端的户内光滑区。

【技术特征摘要】
1.一种穿墙套管，其特征在于，包括户外绝缘套管、户外金具、户内绝缘套管、户内金具和安装法兰，其中，所述安装法兰位于所述户外绝缘套管和所述户内绝缘套管之间，所述户外绝缘套管和所述户内绝缘套管通过所述安装法兰连接；所述户外金具设置在所述户外绝缘套管背向所述安装法兰的一端，所述户内金具设置在所述户内绝缘套背向所述安装法兰的一端；所述户外绝缘套管包括多个户外大伞、多个户外小伞以及位于所述户外绝缘套管的两端的户外光滑区，多个相邻的两个所述户外大伞之间设置有一个所述户外小伞，所述户外大伞的外径大于所述户外小伞的外径；所述户内绝缘套管包括多个户内绝缘伞和位于所述户内绝缘套管的两端的户内光滑区。2.一种穿墙套管的表面电导率的计算方法，用于计算如权利要求1所述的穿墙套管的表面电导率，其特征在于，所述穿墙套管的表面电导率的计算方法包括：步骤S100、构建所述穿墙套管的整体形状系数F的计算模型；步骤S200、根据所述穿墙套管的整体形状系数F的计算模型，确定所述穿墙套管的整体形状系数F；步骤S500、构建所述穿墙套管的表面电导率σ0与所述穿墙套管的整体形状系数F的关系模型；步骤S600、根据所述穿墙套管的表面电导率σ0与所述穿墙套管的整体形状系数的关系模型、所述穿墙套管的整体形状系数F，确定所述穿墙套管的表面电导率σ0。3.根据权利要求2所述的穿墙套管的表面电导率的计算方法，其特征在于，所述步骤S100包括：步骤S110、获取所述穿墙套管的轴向截面；步骤S120、根据所述轴向截面，建立主直角坐标系，所述主直角坐标系的X轴为所述穿墙套管的轴线，所述整体形状系数F的计算模型为：其中，ds为沿所述穿墙套管的轴向，所述穿墙套管的表面的爬电距离的微段；2πy为在ds内所述穿墙套管的外表面的周长；L为所述穿墙套管的表面的积分路径。4.根据权利要求3所述的穿墙套管的表面电导率的计算方法，其特征在于，所述步骤S200包括：步骤S210、确定所述穿墙套管的户外绝缘套管的户外绝缘套管形状系数FA，确定所述穿墙套管的户内绝缘套管的户内绝缘套管形状系数FB；步骤S400、根据所述户外绝缘套管形状系数FA和所述户内绝缘套管形状系数FB，确定所述整体形状系数F，其中，F＝∑FA+∑FB。5.根据权利要求4所述的穿墙套管的表面电导率的计算方法，其特征在于，所述户外绝缘套管包括多个户外大伞、多个户外小伞和两个户外光滑区；确定所述户外绝缘套管的户外绝缘套管形状系数FA包括：步骤S220、获取每个所述户外大伞的户外大伞形状系数Fa1，获取每个所述户外小伞的户外小伞形状系数Fa2，获取每个所述户外光滑区的户外光滑区形状系数Fa3；步骤S250、获取所述户外大伞的数量na1，获取所述户外小伞的数量na2；步骤S260、根据每个所述户外大伞的户外大伞形状系数Fa1、每个所述户外小伞的户外小伞形状系数Fa2和每个所述户外光滑区的户外光滑区形状系数Fa3，确定所述户外绝缘套管形状系数FA，其中，FA＝na1Fa1+na2Fa2+2Fa3。6.根据权利要求5所述的穿墙套管的表面电导率的计算方法，其特征在于，沿所述穿墙套管的轴向，每个所述户外大伞包括多个户外大伞弧线段和多个户外大伞直线段，所述获取每个所述户外大伞的户外大伞形状系数Fa1包括：步骤S221、根据所述轴向截面，对每个所述户外大伞弧线段建立对应的第一辅助直角坐标系，所述第一辅助直角坐标系的原点为对应的所述户外大伞弧线段的圆心；步骤S222、获取所述户外大伞弧线段的半径Ra1，获取所述第一辅助直角坐标系的原点在所述主直角坐标系中的Y轴坐标yoa1，获取所述户外大伞弧线段靠近所述主直角坐标系的X轴的端点在所述主直角坐标系中的Y轴坐标ya11，获取所述户外大伞弧线段远离所述主直角坐标系的X轴的端点在所述主直角坐标系中的Y轴坐标ya12；步骤S223、根据所述半径Ra1、所述Y轴坐标yoa1、所述Y轴坐标ya11、所述Y轴坐标ya12，确定所述户外大伞弧线段的户外大伞弧线段形状系数fa11，其中，所述户外大伞弧线段位于所述第一辅助直角坐标系的第一象限或第三象限时，所述户外大伞弧线段形状系数所述户外大伞弧线段位于所述第一辅助直角坐标系的第二象限或第四象限时，所述户外大伞弧线段形状系数步骤S224、获取所述户外大伞直线段靠近所述主直角坐标系的X轴的端点在所述主直角坐标系中的Y轴坐标ya13，获取所述户外大伞直线段远离所述主直角坐标系的X轴的端点在所述主直角坐标系中的Y轴坐标ya14，获取所述户外大伞直线段与所述主直角坐标系中的X轴的正方向之间的夹角βa1，获取所述户外大伞直线段在所述主直角坐标系中的X轴上的投影的长度la1；步骤S225、根据所述Y轴坐标ya13、所述Y轴坐标ya14、所述夹角βa1、所述长度la1，确定所述户外大伞直线段的户外大伞直线段形状系数fa12，其中，所述夹角βa1＜90°时，所述户外大伞直线段形状系数所述夹角βa1＞90°时，所述户外大伞直线段形状系数所述夹角βa1＝90°时，所述户外大伞直线段形状系数所述夹角βa1＝0°时，所述户外大伞直线段形状系数步骤S226、根据所述户外大伞弧线段形状系数fa11和所述户外大伞直线段形状系数fa12，获取每个所述户外大伞的户外大伞形状系数Fa1，其中，Fa1＝∑fa11+∑fa12；每个所述户外小伞包括多个户外小伞弧线段和多个户外小伞弧线段；所述获取每个所述户外小伞的户外小伞形状系数Fa2包括：步骤S231、根据所述轴向截面，对每个所述户外小伞弧线段建立对应的第二辅助直角坐标系，所述第二辅助直角坐标系的原点为对应的所述户外小伞弧线段的圆心；步骤S232、获取所述户外小伞弧线段的半径Ra2，获取所述第二辅助直角坐标系的原点在所述主直角坐标系中的Y轴坐标yoa2，获取所述户外小伞弧线段靠近所述主直角坐标系的X轴的端点在所述主直角坐标系中的Y轴坐标ya21，获取所述户外小伞弧线段远离所述主直角坐标系的X轴的端点在所述主直角坐标系中的Y轴坐标ya22；步骤S233、根据所述半径Ra2、所述Y轴坐标yoa2、所述Y轴坐标ya21、所述Y轴坐标ya22，确定所述户外小伞弧线段的户外小伞弧线段形状系数fa21，其中，所述户外小伞弧线段位于所述第二辅助直角坐标系的第一象限或第三象限时，所述户外小伞弧线段形状系数所述户外小伞弧线段位于所述第二辅助直角坐标系的第二象限或第四象限时，所述户外小伞弧线段形状系数步骤S234、获取所述户外小伞直线段靠近所述主直角坐标系的X轴的端点在所述主直角坐标系中的Y轴坐标ya23，获取所述户外小伞直线段远离所述主直角坐标系的X轴的端点在所述主直角坐标系中的Y轴坐标ya24，获取所述户外...

【专利技术属性】
技术研发人员：厉天威，刘磊，王程嘉，罗兵，李敏，李斌，唐力，韩永霞，张秋实，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44