[发明专利]一种抑制开关柜凝露的模拟方法

说明书

本发明公开了一种抑制开关柜凝露的模拟方法，涉及电力设备绝缘状态评估技术领域。包括以下步骤，建立简化的开关柜模型并进行结构化网格剖分；根据开关柜内不同的热传递方式计算开关柜内的温度；根据开关柜内的湿气扩散方式计算开关柜内的湿度；根据计算的温度和湿度确定凝露抑制方式。本发明简化了开关柜的细节结构，计算了温湿度相互耦合过程下开关柜内部的温湿度分布，增设通风装置和加热装置研究了开关柜内部抑制凝露形成的措施，并利用数值计算验证了该措施的有效性，该方法计算量小，计算效率高。

技术领域

本发明涉及电力设备绝缘状态评估技术领域，具体涉及一种抑制开关柜凝露的模拟方法。

背景技术

高压开关柜作为电能分配设备在电网运行中起着非常重要的作用，而开关柜的绝缘能力是开关柜能否安全稳定运行的重要因素。高压开关柜的绝缘能力除了本身的设计、材料和质量因素外，室内运行环境的温度、湿度和凝露等恶劣环境因素引起的开关柜绝缘事故屡有发生。开关柜长期运行经验表明，柜内凝露的产生会导致内部绝缘性能下降，各类绝缘缺陷会逐渐发展为击穿，酿成事故，对整个电力系统的稳定性有重要影响。因此，解决开关柜凝露对开关柜安全运行及电网稳定十分重要。

目前，对开关柜内凝露现象的理解认识尚不深入，其凝露的物理过程，特别是凝露中的能量与质量交换机制尚不明确，在不同运行条件对凝露的影响因素也缺乏系统分析，亟需建立开关柜凝露仿真模型，深入研究其凝结过程及影响因素，掌握湿空气凝露条件下开关柜内绝缘件劣化、金属件腐蚀过程及凝露对柜内绝缘的劣化过程及检测表征评价方法，以指导开关柜内防凝露优化设计与及现场维护作业。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种抑制开关柜凝露的模拟方法，能够明确开关柜内部凝露现象的形成原因，并提出开关柜内部防凝露的措施。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种抑制开关柜凝露的模拟方法，其特征在于：包括以下步骤，

建立简化的开关柜模型并进行结构化网格剖分；

根据开关柜内不同的热传递方式计算开关柜内的温度；

根据开关柜内的湿气扩散方式计算开关柜内的湿度；

根据计算的温度和湿度确定凝露抑制方式。

进一步的，所述开关柜模型内充满SF₆气体并保持在0.4MPa。

如权利要求1所述抑制开关柜凝露的模拟方法，其特征在于：所述开关柜模型仅保留断路器、触头盒、三相母线、三相电缆、套管和绝缘隔板。

进一步的，其特征在于：所述结构化网格剖分采用分区域建模和局部细化剖分的方式，对整个开关柜内不同的空间区域和结构进行分别处理。

进一步的，其特征在于：所述开关柜模型包括三维仿真模型。

进一步的，其特征在于：所述开关柜内的热传递方式包括热传导、热对流和热辐射。

进一步的，其特征在于：所述开关柜内的温度的计算方程式为，

式中，ρ为空气密度，kg/m³；c_p为空气的定压比热，J/(kg·K)；V为开关柜体积，m³；T₀(t)为t时刻柜内空气温度，K；Q_c(t)为t时刻柜内气体与绝缘材料表面的对流换热量，W；Q_V(t)为t时刻由于通风换气进入柜内的热量，W；Q_f(t)为t时刻通过隔板进入柜内的热量，W。

进一步的，其特征在于：所述湿气扩散方式服从菲尼克扩散定律。