冲击作用下固定间距电力设备高压端球电极直径优化方法技术

本发明专利技术提供的一种冲击作用下固定间距电力设备高压端球电极直径优化方法，包括以下步骤：S1.制作具有不同直径的多个球电极，且多个球电极材质相同；S2.分别向各球电极与接地体之间施加冲击电压，并记录球电极和接地体之间的击穿电压，并确定出各球电极与接地体之间的50％击穿电压U

【技术实现步骤摘要】
冲击作用下固定间距电力设备高压端球电极直径优化方法


[0001]本专利技术涉及一种电力设备参数优化方法，尤其涉及一种冲击作用下固定间距电力设备高压端球电极直径优化方法。

技术介绍

[0002]电力设备高压端的高压端上设置有电极，该电极与接地体之间保持设定间距，当电力设备的高压端的电压高于安全电压时，将会击穿电极与接地体之间的间隙，从而形成保护。
[0003]高压设备高压端上的电极一般为球形电极(简称球电极)，用以改善电极与接地体之间的均匀性，但是，即使采用球电极，球电极与接地体之间的电场均匀性仍然不满足要求，为了改善均匀性，则需要增大球电极的直径，此时，虽然电场强度趋于均匀，击穿场强增大，但是由于电力设备自身的结构、尺寸以及安装位置的限制，电力设备自身往往不会移动位置，从而球电极的安装位置也无法改变，这时，球电极直径增大后球电极与接地体之间的间距减小，从而击穿电压就减小了，从而起不到良好的安全防护作用，现有技术中，目前还没有一种有效的手段对球电极的直径进行优化，都是通过经验进行球电极的直径设计，而且现有技术中的球电极直径设计，没有考虑气象条件的影响，准确性低。
[0004]因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种冲击作用下固定间距电力设备高压端球电极直径优化方法，在优化过程中考虑气象参数的影响，从而能够对电力设备高压端球电极的直径进行准确优化，确定出最佳直径，能够确保球形电极与接地体之间的击穿电压由能够保证具有较好的电场场强分布，从而有效确保电力设备的安全。
[0006]本专利技术提供的一种冲击作用下固定间距电力设备高压端球电极直径优化方法，包括以下步骤：
[0007]S1.制作具有不同直径的多个球电极，且多个球电极材质相同；
[0008]S2.分别向各球电极与接地体之间施加冲击电压，并记录球电极和接地体之间的击穿电压，并确定出各球电极与接地体之间的50％击穿电压U
50
；
[0009]S3.采集施加冲击电压时的气象参数；
[0010]S4.构建考虑气象参数的每个球电极的击穿电压U
50
与该球电极和接地体之间间距d关系模型U
50
‑
d，并求解每个球电极关系模型U
50
‑
d的极小值；
[0011]S5.找出极小值中的最大值，并将极小值最大的关系模型U
50
‑
D对应的球电极的直径作为最优球电极直径。
[0012]进一步，步骤S3中，气象参数包括空气密度和空气绝对湿度。
[0013]进一步，步骤S4中：球电极的击穿电压U
50
与该球电极和接地体之间间距d关系模型U
50
‑
d为：
[0014][0015]其中：a1、c1、m1、n1为系数，d为球电极与接地体之间的间距，h为空气绝对湿度，δ为空气密度。
[0016]进一步，球电极与接地体之间的50％击穿电压U
50
通过如下公式计算：
[0017]其中，U
f
(i)表示当前球电极在第i次试验时的球电极与接地体之间的击穿电压，N表示试验次数。
[0018]本专利技术的有益效果：通过本专利技术，在优化过程中考虑气象参数的影响，从而能够对电力设备高压端球电极的直径进行准确优化，确定出最佳直径，能够确保球形电极与接地体之间的击穿电压由能够保证具有较好的电场场强分布，从而有效确保电力设备的安全。
附图说明
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0020]图1为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0021]以下对本专利技术进一步详细说明：
[0022]本专利技术提供的一种冲击作用下固定间距电力设备高压端球电极直径优化方法，包括以下步骤：
[0023]S1.制作具有不同直径的多个球电极，且多个球电极材质相同；其中，在布置球电极时，需要确保球电极的安装点和接地体固定不动，即球电极和安装点之间的间距固定；
[0024]S2.分别向各球电极与接地体之间施加冲击电压，并记录球电极和接地体之间的击穿电压，并确定出各球电极与接地体之间的50％击穿电压U
50
；每个球电极都要经过多次冲击试验；
[0025]S3.采集施加冲击电压时的气象参数；
[0026]S4.构建考虑气象参数的每个球电极的击穿电压U
50
与该球电极和接地体之间间距d关系模型U
50
‑
d，并求解每个球电极关系模型U
50
‑
d的极小值；
[0027]S5.找出极小值中的最大值，并将极小值最大的关系模型U
50
‑
D对应的球电极的直径作为最优球电极直径；通过上述方法，在优化过程中考虑气象参数的影响，从而能够对电力设备高压端球电极的直径进行准确优化，确定出最佳直径，能够确保球形电极与接地体之间的击穿电压由能够保证具有较好的电场场强分布，从而有效确保电力设备的安全。其中，电场场强的分布以场强分布均匀度表示，只要当前球电极的场强分布均匀度大于工况要求的最小分布均匀度均可，这个过程通过现有技术确定，在此不加以赘述。
[0028]本实施例中，步骤S3中，气象参数包括空气密度和空气绝对湿度，基于气象参数，能够确保最终优化结果的准确性。
[0029]本实施例中，步骤S4中：球电极的击穿电压U
50
与该球电极和接地体之间间距d关系模型U
50
‑
d为：
[0030][0031]其中：a1、c1、m1、n1为系数，d为球电极与接地体之间的间距，h为空气绝对湿度，δ为空气密度，其中，同一个球电极，每次试验时，均会确定一个D和一个U
50
,然后将其代入到关系模型中，然后通过最小二乘法进行求解，得到最终的系数，其中，最小二乘法求解为现有技术，在此不加以赘述。
[0032]本实施例中，球电极与接地体之间的50％击穿电压U
50
通过如下公式计算：
[0033]其中，U
f
(i)表示当前球电极在第i次试验时的球电极与接地体之间的击穿电压，N表示试验次数。
[0034]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冲击作用下固定间距电力设备高压端球电极直径优化方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.制作具有不同直径的多个球电极，且多个球电极材质相同；S2.分别向各球电极与接地体之间施加冲击电压，并记录球电极和接地体之间的击穿电压，并确定出各球电极与接地体之间的50％击穿电压U
50
；S3.采集施加冲击电压时的气象参数；S4.构建考虑气象参数的每个球电极的击穿电压U
50
与该球电极和接地体之间间距d关系模型U
50
‑
d，并求解每个球电极关系模型U
50
‑
d的极小值；S5.找出极小值中的最大值，并将极小值最大的关系模型U
50
‑
d对应的球电极的直径作为最优球电极直径。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙勇，张志劲，卢文浩，姜克如，黄大为，景茂恒，蒋兴良，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，
类型：发明
国别省市：