高能制造技术

本申请公开了高能

【技术实现步骤摘要】
高能X射线下GIS中SF6放电特性的评估方法


[0001]本专利技术涉及
GIS
设备检测
，尤其涉及在高能
X
射线无损检测环境中，针对
GIS
壳体内的
SF6绝缘气体放电特性评估
，具体涉及高能
X
射线下
GIS
中
SF6
放电特性的评估方法
。

技术介绍

[0002]GIS
具有占地面积小
、
可靠性高
、
安全性强
、
维护工作量小等优点，在国家输电网中得到越来越多的应用
。
然而，随着
GIS
设备在城市电网中的广泛应用，设备的长期稳定和安全运行对电网和人员的安全有着重大的影响
。
因此，对
GIS
设备进行定期在线测试就显得尤为重要
。
与其他技术相比，
x
射线数字成像技术可以通过非接触
、
无损检测的方式观察电气设备在带电运行条件下的内部结构异常
。
但是，高能
x
射线作为辐射源会引起设备部件的电离；在强电场存在的情况下，这是否会造成危险尚不清楚
。
[0003]纯气体中气体分子或原子的电离可以根据外部能量来源简单地分类
。1)
碰撞电离
:
带电粒子与气体分子或原子碰撞引起的电离；
2)
由于气体的热状态引起的热电离；
3)
光辐射引起的光电离
。GIS
设备的优势在于
SF6
气体具有优异的绝缘
、
灭弧和稳定性，但在强电场环境下工作的
SF6
气体由于热电离会产生一定的放电
。
当使用高能
x
射线照射
GIS
装置时，
x
射线将与
SF6
气体
、GIS
金属外壳和设备中的其他固体材料相互作用，产生电子
。
在强电场作用下，进入
SF6
气体的电子会进一步电离倍增，存在电子雪崩现象的可能，增加了
GIS
运行时流光放电的风险
。
因此，了解
SF6
气体在
x
射线照射下的放电行为规律，对高能
x
射线在线无损检测技术的发展至关重要，提前评估某一特定环境的
GIS
在特定检测环境下是否会存在放电导致影响安全是非常有必要的
。
[0004]一些研究人员已经调查了与
GIS
有效时
x
射线无损检测相关的安全问题
。J.M.Braun
等人对
GIS
中的绝缘子进行了
138kV
的
x
射线照射，结果表明，照射使局部放电起始电压从
400kV
降低到
25kV
，放电脉冲数发生变化
。
李天辉等人制作了
gis
等效实验装置，测量了
SF6气体在
100kv、200kv、300kv
三种不同电压下暴露在
x
射线下的分解情况
。
结果表明，经
x
射线照射的
SF6
气体没有发生分解
。
也有研究者利用计算机编写
MCS
程序来模拟气体中的粒子输运，这种方法已经得到了广泛的应用
。
采用蒙特卡罗碰撞法模拟气体放电过程，更容易获得粒子输运过程的中间结果，应用灵活性高
。1960
年，
Itoh
首次将蒙特卡罗方法应用于氦放电中电子雪崩参数的计算
。x
射线成像技术已逐步应用于特高压电网设备的无损检测中
。
根据目前的文献，尚未发现在高压和特高压水平下
GIS
设备在线高能
x
射线检测中
SF6
气体绝缘影响的研究
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中利用
X
射线对在役通电
GIS
进行无损检测前无法进行有效的安全性评估的问题，本申请提供高能
X
射线下
GIS
中
SF6气体放电特性的评估方法，用于提前模拟计算待检测的
GIS
在实际电压电场和辐射环境下内部
SF6气体发生放电，从而对检测的
GIS
的安全性进行提前做出定性判断；尤其是针对上一次检测发现
GIS
壳体已经存在物理缺陷的
GIS
壳体而言尤为重要，因为针对
GIS
壳体存在物理缺陷的会导致电场畸变，加剧放电的程度，故而提前对
GIS
中的
SF6气体放电特性进行评估是必要的
。
[0006]为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：
[0007]本专利技术提供高能
X
射线下
GIS
中
SF6
放电特性的评估方法，包括以下步骤：
[0008]步骤
P10
，搭建
GIS
物理模型和等效电场电离测试平台；步骤
P10
中搭建
GIS
物理模型包括以下步骤：
[0009]步骤
P11
，选择与实际
GIS
设备尺寸上等比例缩小材质相同的结构体并固定接地；步骤
P11
中的结构体内壁上还设置有长度小于
5mm
的缺陷结构，所述缺陷结构包括金属毛刺或者金属颗粒
。
[0010]步骤
P12
，在结构体内部同轴安装等效电场管，并于高压电源连接，在等效电场管与结构体之间充入
3atm
‑
4atm
纯
SF6气体作为绝缘气体介质；
[0011]步骤
P13
，将
X
射线机与探测器分别固定于结构体两侧并保持
X
射线机的中心射线与探测器垂直并于
X
射线控制器电连接；
[0012]步骤
P14
，在
GIS
物理模型外围设置辐射屏蔽装置
。
[0013]步骤
P20
，采用商业有限元软件构建与
GIS
物理模型匹配的几何模型
M1；步骤
P20
中构建几何模型
M1的有限元软件包括
Geant4
软件或
COMSOL
软件
。
[0014本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
高能
X
射线下
GIS
中
SF6
放电特性的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
P10
，搭建
GIS
物理模型和等效电场电离测试平台；步骤
P20
，采用商业有限元软件构建与
GIS
物理模型匹配的几何模型
M1；步骤
P30
，设置
GIS
的电压边界，将
GIS
外壳体设置为零电位
V0，将
GIS
重心导体表面设置为高电位
V
h
，其中
V
h
为测试电压；步骤
P40
，将几何模型进行网格划分并选中
SF6区域进行结果展示，同时亦矩阵形式输出
SF6区域的电场值，获得电场几何模型
M2；步骤
P50,
利用商业有限元软件对
GIS
物理模型中实际
X
射线源特征进行离子源抽样，获得电离电场几何模型
M3；步骤
P60
，记录
SF6气体在电离
、
电场作用下，
GIS
内壁产生的电子进入
SF6气体中的运输过程信息数据
Q
，根据信息数据
Q
及流注放电临界条件获得当前电离电场几何模型
M3中
SF6气体放电产生流注放电所需电子数
Ne
值，最终评估出当前电离电场几何模型
M3中
SF6气体放电产生流注放电发生事件是否会发生，其中，电离电场几何模型
M3中
SF6气体放电产生流注放电所需电子数
Ne
值的计算方法通过下述公式获得式中，
α
为电离系数；
η
为电子附着系数；
x
为电极表面的场强最大值
E
max
处到另一表面的距离；
xc
为当
α
>
η
时的间隙距离；
N
e
为电离的电子数；
K
为常数
。
对于
SF6气体，
K
的取值范围为
10.5
～
18.5。2.
根据权利要求1所述的高能
X
射线下
GIS
中
SF6
放电特性的评估方法，其特征在于，步骤
P10
中搭建
GIS
物理模型包括以下步骤：步骤
P11
，选择与实际
GIS
设备尺寸上等比例缩小材质相同的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾德华，陈展，郭玉华，
申请(专利权)人：四川赛康智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：