[发明专利]用于抑制特快速暂态过电压的高频磁环的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及高电压领域，具体而言，涉及一种用于抑制特快速暂态过电压的高频磁环的优化方法。

背景技术

清华大学开展了利用高频磁环抑制全封闭组合电器（Gas Insulate Switchgear,，以下简称GIS）中隔离开关切合空载短母线时产生的特快速暂态过电压（Very Fast Transient Overvoltage，以下简称VFTO）的研究工作，并通过一系列试验证明了这种方法的有效性和可行性。采用高频磁环抑制VFTO，结构简单，无动作部件，可靠性高，经济性好。

以下文献介绍了现有对高频磁环抑制VFTO的一些研究成果：

文献1：抑制全封闭组合电器特快速暂态过电压的方法，中国专利申请，申请号为CN00100552.9；

文献2：铁磁性材料在抑制GIS高频暂态应用中的仿真分析方法，李庆民等，电工技术学报，2005年11期；

文献3：Simulation Method for the Applications of Ferromagnetic Materials in Suppressing High-Frequency Transients Within GIS，李庆民等，Power Delivery,IEEE Transactions on,2007；

文献4：抑制GIS中VFTO的铁氧体的特性研究，金立军等，电工技术学报，2006年04期；

文献5：铁氧体磁环抑制GIS的VFTO的可能性，刘卫东等，电工技术学报，2002年04期；

文献6：磁环抑制特高压GIS设备中特快速暂态过电压的模拟试验，关永刚等，高电压技术，2011年03期。

其中，文献1介绍了将磁环套装在GIS中的导电杆上的原理方法，但是没有给出磁环材料的选择方法。文献2和文献3假设磁环在VFTO作用的过程中未发生饱和，即工作在线性区，并仅用一个线性频变电感对磁环建模，因此所建立的仿真计算方法不够准确。文献4列举了磁性材料的选择的基本原则：饱和磁通密度大、磁导率高等，基于线性电阻和线性电感的并联等效模型，给出了一种指定等效参数条件下，磁环尺寸的近似计算方法。但由于未考虑磁环内高频磁场因涡流效应而分布不均匀的因素，其计算结果的准确性也大打折扣。文献5和6通过试验验证了磁环抑制VFTO的可行性，且论述了磁环的材料和几何形状对试验结果有较大影响，但并未指出在选择或设计磁环时如何来优化这些参数。

现有技术中没有提出抑制VFTO的高频磁环的优化方法以满足不同现场环境下的抑制目标和限制条件，针对这一问题目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种用于抑制特快速暂态过电压的高频磁环的优化方法，以解决现有技术中没有抑制VFTO的高频磁环的优化方法以满足不同现场环境下的抑制目标和限制条件的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于抑制特快速暂态过电压的高频磁环的优化方法。

该用于抑制特快速暂态过电压的高频磁环的优化方法包括：获取安装高频磁环的全封闭组合电器GIS的结构以及安装GIS的变电站中电气设备的布置情况；根据GIS的结构和电气设备的布置情况确定高频磁环的性能指标限制条件；将性能指标限制条件输入预先建立的高频磁环的等效电磁暂态模型；利用等效电磁暂态模型仿真计算符合性能指标限制条件的不同高频磁环对特快速暂态过电压的抑制效果；根据抑制效果得到高频磁环的优化参数。

进一步地，高频磁环的性能指标限制条件包括：高频磁环的最大允许尺寸、高频磁环重量的最大值和高频磁环的电气参数允许范围。

进一步地，高频磁环由多个圆筒形磁环串接组成，高频磁环的最大允许尺寸包括：高频磁环的最大轴向长度、圆筒形磁环的内径数值范围和圆筒形磁环的外径数值范围。

进一步地，高频磁环的电气参数允许范围包括：磁性材料的电阻率数值范围以及该高频磁环对特快速暂态过电压的抑制要求。

进一步地，抑制要求包括对特快速暂态过电压幅值的抑制要求和对特快速暂态过电压波头陡度的抑制要求。

进一步地，预先建立的高频磁环的等效电磁暂态模型为：电磁暂态仿真计算程序中建立的由定值电阻和非线性电感构成的多回路等效电磁暂态模型。

进一步地，根据抑制效果得到高频磁环的优化参数包括：对不同高频磁环的抑制效果进行排序，以挑选出抑制效果最优的高频磁环；将抑制效果最优的高频磁环的参数作为优化参数。