【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及绝缘油介电性能，具体为一种有载分接开关绝缘油介电性能分析方法及系统。
技术介绍
1、从现有的研究中可以得出，当绝缘油处于静止状态时，电场是影响金属微粒移动的主要因素，这包括电场对带电微粒的直接力作用以及非均匀电场中的介电泳力，这些都是微粒移动的驱动力，而流体的阻力则反映在绝缘油的抗拖效应上。在低速流动的油中，微粒在垂直于流动方向的电场中受力情况和其在静态油中的表现相似，但在流体流动的方向上，微粒则随流体运动，两种力的综合作用决定了微粒的最终行为。总体而言，无论是国际还是国内的研究，大多数都聚焦在变压器油中的颗粒杂质在固定空隙下的行为特性，尚缺乏在开关动作过程中，随着油隙变化，颗粒运动特性变化的深入研究。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：如何详细分析并优化在有载分接开关动作过程中，随着油隙变化，绝缘油中金属微粒的动态行为以及这些微粒如何影响油的介电性能。尤其是在开关操作时，绝缘油的流动性以及电场分布是变化的，传统研究在这方面存在的不足是没有考虑到动态操作条件下油隙的变化，以及这种变化如何影响微粒的分布和最终的介电性能。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，包括：获取在有载分接开关运动过程中的流体场、电场数据。
4、根据数据分析绝缘流体场和电场对金属颗粒的作用，得到流-固-电耦合模型。
5、利用所述流-固-
6、根据所述金属颗粒浓度的时间分布、空间分布提升油介电性能。
7、作为本专利技术所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法的一种优选方案，其中：所述绝缘流体场包括，采用湍流模型来对流体场进行分析，雷诺时均方程表示为：
8、
9、其中，vo表示流体的瞬时速度，vo表示流体的瞬时速度，v'o表示流体的瞬时速度。
10、得到湍流模型的n-s方程表示为：
11、
12、其中，ρ表示流体密度，表示流体速度随时间的变化率，表示梯度算子，表示时均压力梯度，p表示流体压强，g表示重力加速度向量，u表示流体的动力粘度，r表示雷诺应力，s表示外力。
13、作为本专利技术所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法的一种优选方案，其中：所述绝缘流体场对金属颗粒的作用包括，在开关运行过程中，金属微粒会受到绝缘油湍流流体场作用。
14、流体场中的金属颗粒运动学方程表示为：
15、
16、其中，ρp表示金属颗粒的密度，表示金属颗粒的加速度，fg表示重力，fbu表示浮力，fd表示流体曳力，fam表示虚拟质量力，fmn表示马格努斯升力，fsl表示萨夫曼升力，fp表示压力梯度力，fba表示巴塞特力。
17、作为本专利技术所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法的一种优选方案，其中：所述电场对金属颗粒的作用包括，开关断开过程中，开关动静触头存在电势差，在开关间隙内部产生电场。
18、带电金属颗粒受到电场力：
19、fe＝eq
20、其中，e表示电场强度，q表示金属颗粒的带电量。
21、电场中的金属颗粒在碰撞到开关触头表面时会发生电荷转移，电荷量表示为：
22、
23、得到碰撞开关表面后带电金属颗粒所受的电场力表示为：
24、
25、在非均匀电场中，金属颗粒受到介电泳力的作用，表示为：
26、
27、其中，ε0表示电介质常数，εr表示绝缘油的相对介电常数，εr1表示金属颗粒的相对介电常数，r表示金属颗粒的半径。
28、作为本专利技术所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法的一种优选方案，其中：所述流-固-电耦合模型包括，金属颗粒在两个物理场叠加作用下的动力学方程表示为：
29、
30、绝缘油与金属颗粒的固液混合状态用欧拉—拉格朗日法进行分析。
31、对于绝缘油采用欧拉法进行分析，即湍流模型的n-s方程：
32、
33、对于金属颗粒采用拉格朗日法进行分析，即流体场中的金属颗粒运动学方程：
34、
35、根据金属颗粒在两个物理场叠加作用下的动力学方程，得到金属颗粒的运动状态会受到流体场分布的影响，并且金属颗粒的运动对流体有反作用力，金属颗粒与绝缘油呈现固液耦合状态。
36、绝缘油通过曳力、浮力等作用力作用于金属颗粒，并体现在金属颗粒的运动轨迹上。金属颗粒通过反作用力即方程中的外力反作用于绝缘油并体现在流体场的分布上，两相耦合通过两个方程联立呈现两个状态的运动平衡。
37、进一步考虑电场的作用，根据金属颗粒在两个物理场叠加作用下的动力学方程，得到电场对金属颗粒作用的电场力和介电泳力会改变金属颗粒的运动状态，并且带电金属颗粒的电荷会影响电位移矢量，金属颗粒的位置则会影响电介质的极化强度。
38、将开关间的电场视为静电场：
39、e＝(d-p)/ε0
40、则有金属颗粒与电场呈现耦合状态，金属颗粒的运动分布改变了电位移矢量和介质的极化强度，体现在电场强度分布上，电场则通过电场力和介电泳力作用于金属颗粒并体现于金属颗粒的运动状态。
41、流体场、电场与金属颗粒三者耦合，流体场与金属颗粒以及电场与金属颗粒为直接耦合，流体场和电场通过金属颗粒的动力学方程作为媒介间接耦合。
42、作为本专利技术所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法的一种优选方案，其中：所述利用所述流-固-电耦合模型，进行仿真建模包括，
43、求解所述金属颗粒在两个物理场叠加作用下的动力学方程：
44、
45、得到金属颗粒在流体场的分布。
46、根据所述得到金属颗粒在流体场的分布进行仿真建模，共分为三个部分，分别是开关的运动、开关触头间隙的电场以及金属颗粒。
47、开关的运动部分采用两块平行电极板模拟开关的触头，电极板表面的尺寸为0.05m×0.05m，电极板的运动过程设计为：始末速度为0，中间为匀变速的平动，电极板的拉开距离为0.06m。
48、开关触头间隙的电场模拟有载分接开关的触头，施加在两平板电极上的电压幅值为600v，频率为50hz。
49、金属颗粒作为离散相，采用dpm模型，在所述仿真模型下金属颗粒与流体场会在每个时间步进行交互，不考虑金属颗粒之间的互相碰撞。
50、初始情况下所有金属颗粒均不带电且在绝缘油中处于均匀随机分布，颗粒浓度分布均匀。
51、金属颗粒运动后浓度变化，形成浓度随时间增加的趋势，得到金属颗粒浓度的时间分布，按颗粒浓度划分平板间隙内部区域，不同浓度区域并联，为三电容并联模型，得到金属颗粒浓度的空间分布。
52、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于：所述绝缘流体场包括，采用湍流模型来对流体场进行分析，雷诺时均方程表示为：
3.如权利要求2所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于：所述绝缘流体场对金属颗粒的作用包括，在开关运行过程中，金属微粒会受到绝缘油湍流流体场作用；
4.如权利要求3所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于：所述电场对金属颗粒的作用包括，开关断开过程中，开关动静触头存在电势差，在开关间隙内部产生电场；
5.如权利要求4所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于：所述流-固-电耦合模型包括，金属颗粒在两个物理场叠加作用下的动力学方程表示为：
6.如权利要求5所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于：所述利用所述流-固-电耦合模型，进行仿真建模包括，
7.如权利要求6所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于：所述油介电性能包括，
8.一种采
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于：所述绝缘流体场包括，采用湍流模型来对流体场进行分析，雷诺时均方程表示为：
3.如权利要求2所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于：所述绝缘流体场对金属颗粒的作用包括，在开关运行过程中，金属微粒会受到绝缘油湍流流体场作用；
4.如权利要求3所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于：所述电场对金属颗粒的作用包括，开关断开过程中，开关动静触头存在电势差，在开关间隙内部产生电场；
5.如权利要求4所述的有载分接开关绝缘油介电性能分析方法，其特征在于：所述流-固-电耦合模型包括，金属颗粒在两个物理场...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚东，严英杰，许永鹏，臧奕茗，江秀臣，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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