【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于中高压真空开关，具体涉及一种高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法。
技术介绍
1、由于具有绝缘性能高、开断能力强、长寿命、免维护、环境友好等特点，在全世界范围内，真空灭弧室和真空断路器作为控制和保护开关广泛的应用于中压输配电领域。减少和消除输电等级(72.5kv-1100kv)开关设备中大量使用的强温室气体sf6是关键，真空开关具有环保优势，是替代现有sf6开关的重要技术路线。
2、真空灭弧室是真空开关的核心，绝缘性能则是限制高电压等级真空灭弧室开发的瓶颈问题。然而，试验结果显示，真空间隙的绝缘性能随着间隙距离的增大具有一定的饱和效应，即绝缘强度随着间隙距离的增加不再呈线性增加。在设计阶段选择合适的触头间隙距离以保证高电压等级真空灭弧室的绝缘性能符合要求成为难点问题。
3、针对现有的真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法在设计阶段难以选择合适的触头间隙距离以保证高电压等级真空灭弧室的绝缘性能的问题，急需找到一种新的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，以便在设计阶段选择合适的触头间隙距离以保证高电压等级真空灭弧室的绝缘性能，从而减少高电压等级真空灭弧室开发中的样机迭代次数，加快开发速度。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，以解决现有的真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法在设计阶段难以选择合适的触头间隙距离以保证高电压等级
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，包括以下步骤：
4、步骤1：选择初始真空灭弧室，根据高电压等级真空灭弧室的触头间隙绝缘距离d2和初始设计结构，仿真计算出初始场致增强系数βg2；
5、步骤2：选择基准真空灭弧室，根据基准触头间隙距离d1，仿真计算出基准场致增强系数βg1，并测量出基准触头间隙距离d1时对应的绝缘强度u1；
6、步骤3：根据真空灭弧室基准触头间隙和初始触头间隙之间绝缘强度的关系方程式，使用基准触头间隙距离d1，高电压等级真空灭弧室的触头间隙绝缘距离d2，步骤1得到的初始场致增强系数βg2，以及步骤2得到的基准场致增强系数βg1和基准触头间隙距离d1时对应的绝缘强度u1，计算出初始触头间隙绝缘强度u2；
7、步骤4：调整高电压等级真空灭弧室的触头间隙绝缘距离d2，重复步骤1和步骤3，直至初始触头间隙绝缘强度u2满足高电压等级真空灭弧室的绝缘标准，完成高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算。
8、优选地，步骤3)中，真空灭弧室基准触头间隙和初始触头间隙之间绝缘强度的关系方程式是依据真空间隙击穿瞬间阳极最高温度相等假设，使用基准触头间隙绝缘强度u1估算初始触头间隙绝缘强度u2，建立的中压等级小尺寸真空灭弧室与高电压等级大尺寸真空灭弧室的绝缘性能估算方程：
9、
10、其中，d1为基准触头间隙距离；u1为基准触头间隙距离d1时对应的绝缘强度；βg1为基准场致增强系数；e1＝u1/d1；
11、d2为高电压等级真空灭弧室的触头间隙绝缘距离；u2为初始触头间隙绝缘强度；βg2为初始场致增强系数。
12、优选地，步骤2选择的基准真空灭弧室与步骤1选择的初始真空灭弧室的总体设计结构、触头开槽形状、触头材料及加工工艺相似或相同。
13、进一步优选地，总体设计结构包括触头、导电杆、瓷壳、屏蔽罩、端盖和波纹管。
14、进一步优选地，触头开槽形状包括直槽、斜槽、“卐”形槽或阿基米德螺线槽。
15、进一步优选地，触头材料包括铜铬材料、铜钨材料或钨铜碳化钨材料。
16、优选地，步骤1中，根据真空间隙绝缘强度经验公式ub＝kdα，选择合适的k和α，计算出初始触头间隙距离d2，再由初始触头间隙距离d2计算出初始场致增强系数βg2。
17、进一步优选地，步骤2中，所述基准真空灭弧室为中电压等级小尺寸真空灭弧室。
18、进一步优选地，步骤4中，当绝缘强度小于高电压等级真空灭弧室的绝缘标准，则增加触头间隙距离d2的取值，直至绝缘强度u2满足高电压等级真空灭弧室的绝缘标准。
19、进一步优选地，步骤4中，当绝缘强度大于高电压等级真空灭弧室的绝缘标准，则缩小触头间隙距离d2的取值，直至绝缘强度u2满足高电压等级真空灭弧室的绝缘标准。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、本专利技术公开了一种高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，利用中压等级小尺寸真空灭弧室在较小触头间隙时的绝缘强度估算高电压等级大尺寸真空灭弧室在较大触头间隙时的绝缘强度的方法。通过提出阳极最高温度相等假设，建立中压等级小尺寸真空灭弧室与高电压等级大尺寸真空灭弧室的绝缘性能估算方程，通过试验测量出中电压等级小尺寸真空灭弧室在较小触头间隙下的绝缘强度，从而使用绝缘性能估算方程计算出高电压等级大尺寸真空灭弧室在较大触头间隙距离下的绝缘强度。本专利技术公开的一种高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，显著提高了高电压等级真空灭弧室绝缘性能的设计准确性，适用于使用中压等级(12kv，40.5kv)真空灭弧室绝缘强度估算高电压等级(72.5kv，126kv和252kv)的真空灭弧室的绝缘强度，确定其绝缘距离。本专利技术公开的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法解决了现有的真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法在设计阶段难以选择合适的触头间隙距离以保证高电压等级真空灭弧室的绝缘性能的问题，该方法能够在设计阶段选择合适的触头间隙距离以保证高电压等级真空灭弧室的绝缘性能，从而加快高电压等级真空灭弧室的设计和样机迭代次数。
22、进一步地，本专利技术针对真空灭弧室触头间隙绝缘强度，考虑了真空灭弧室设计结构、触头形状、触头材料和加工工艺等的影响，使基准真空灭弧室的触头材料与待预测真空灭弧室相同，触头形状、结构和加工工艺相似，对高电压等级真空灭弧室绝缘强度值的估算更精确，从而可以加快高电压等级真空灭弧室的设计速度，减少样机迭代次数，基本上首轮样机即可满足绝缘性能指标。
23、进一步地，步骤2中，所述基准真空灭弧室为中电压等级小尺寸真空灭弧室；其触头材料和加工工艺与待预测的高电压等级真空灭弧室相同，触头结构和形状与待预测的高电压等级真空灭弧室相似，且屏蔽罩与触头间隙距离大于基准触头间隙距离d1，以保证绝缘强度测试时击穿发生在基准触头间隙。
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1.一种高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，步骤3)中，真空灭弧室基准触头间隙和初始触头间隙之间绝缘强度的关系方程式是依据真空间隙击穿瞬间阳极最高温度相等假设，使用基准触头间隙绝缘强度U1估算初始触头间隙绝缘强度U2，建立的中压等级小尺寸真空灭弧室与高电压等级大尺寸真空灭弧室的绝缘性能估算方程：
3.根据权利要求1所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，步骤2选择的基准真空灭弧室与步骤1选择的初始真空灭弧室的总体设计结构、触头开槽形状、触头材料及加工工艺相似或相同。
4.根据权利要求3所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，所述总体设计结构包括触头、导电杆、瓷壳、屏蔽罩、端盖和波纹管。
5.根据权利要求3所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，所述触头开槽形状包括直槽、斜槽、“卐”形槽或阿基米德
6.根据权利要求3所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，所述触头材料包括铜铬材料、铜钨材料或钨铜碳化钨材料。
7.根据权利要求1所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，步骤1中，根据真空间隙绝缘强度经验公式UB＝kdα，选择合适的k和α，计算出初始触头间隙距离d2，再由初始触头间隙距离d2计算出初始场致增强系数βg2。
8.根据权利要求2所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，步骤2中，所述基准真空灭弧室为中电压等级小尺寸真空灭弧室。
9.根据权利要求2所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，步骤4中，当绝缘强度小于高电压等级真空灭弧室的绝缘标准，则增加触头间隙距离d2的取值，直至绝缘强度U2满足高电压等级真空灭弧室的绝缘标准。
10.根据权利要求2所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，步骤4中，当绝缘强度大于高电压等级真空灭弧室的绝缘标准，则缩小触头间隙距离d2的取值，直至绝缘强度U2满足高电压等级真空灭弧室的绝缘标准。
...【技术特征摘要】
1.一种高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，步骤3)中，真空灭弧室基准触头间隙和初始触头间隙之间绝缘强度的关系方程式是依据真空间隙击穿瞬间阳极最高温度相等假设，使用基准触头间隙绝缘强度u1估算初始触头间隙绝缘强度u2，建立的中压等级小尺寸真空灭弧室与高电压等级大尺寸真空灭弧室的绝缘性能估算方程：
3.根据权利要求1所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，步骤2选择的基准真空灭弧室与步骤1选择的初始真空灭弧室的总体设计结构、触头开槽形状、触头材料及加工工艺相似或相同。
4.根据权利要求3所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，所述总体设计结构包括触头、导电杆、瓷壳、屏蔽罩、端盖和波纹管。
5.根据权利要求3所述的高准确率的高电压等级真空灭弧室触头间隙绝缘强度估算方法，其特征在于，所述触头开槽形状包括直槽、斜槽、“卐”形槽或阿基米德螺线槽。
6.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢洪涛，李鹏，冯卫刚，李蓓蓓，李向东，
申请(专利权)人：陕西宝光真空电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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