[发明专利]一种隔离开关动态增容的热点温度分析方法

说明书

本发明提供一种隔离开关动态增容的热点温度分析方法，涉及隔离开关动态增容技术领域，包括对隔离开关进行热力学分析，并根据分析结果以及外界的环境参量建立隔离开关的稳态热路模型，稳态热路模型中包括若干热力学参数；对隔离开关进行物理建模得到隔离开关的物理模型，并根据物理模型对隔离开关进行有限元仿真计算得到各热力学参数；将各热力学参数输入预先建立的稳态热路模型中，得到隔离开关的热点温度。本发明计算过程简单、快速，需要参量较少，容易实施且适用范围广；通过建立物理模型有效提高了计算准确度；综合考虑了外界环境参量对热点温度的影响；能够有效预测隔离开关动态增容的安全运行时间，易于推广实施，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及隔离开关动态增容技术领域，尤其涉及一种隔离开关动态增容的热点温度分析方法。

背景技术

特高压输电作为长距离大容量输电的关键技术，它可以提高系统的输送容量，提高系统的稳定性，在高端市场中具有很大的发展空间。为了适应大容量远距离输电的需要，对现有输电系统的供电能力提出了更高的要求。高压隔离开关作为高压电网中使用量最大的高压电器设备之一，处于高电压、大电流的严酷运行环境中，其运行可靠性与使用寿命将直接影响电网的稳定运行。随着电网技术的迅速发展，输电线路的输电电压越来越高、输送容量越来越大、输送距离越来越远，对高压隔离开关的运行性能提出了更高的要求，供电负荷的不断增长导致高压隔离开关发热故障呈上升趋势，原本就未彻底解决的导电回路过热问题也将更为突出。热稳定限值是限定电力设备额定运行电流、额定短时耐受电流及额定短路持续时间的重要参数，也是制定隔离开关动态增容运行策略的重要依据。为了确保隔离开关的安全稳定运行，对其热稳定限值进行计算与分析具有重要意义。

现有技术中，通常采用数值计算的方法进行热稳定限值的计算与分析，所谓数值计算方法即是利用传热学以及流体力学原理研究电力设备内部的热力学问题，并适当简化问题，通过求解微分方程组得到电力设备的热点温度的计算方法。使用该方法可以计算得到整个求解区域内任意一点的温度值，且准确度较高，但该方法需要较为精确的设备结构参数，且计算量较大，实时性差，更适合科研定性研究而不适合于工程应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种隔离开关动态增容的热点温度分析方法，具体包括以下步骤：

步骤S1，对隔离开关进行热力学分析，并根据分析结果以及外界的环境参量建立所述隔离开关的稳态热路模型，所述稳态热路模型中包括若干热力学参数；

步骤S2，对所述隔离开关进行物理建模得到所述隔离开关的物理模型，并根据所述物理模型对所述隔离开关进行有限元仿真计算得到各所述热力学参数；

步骤S3，将各所述热力学参数输入预先建立的所述稳态热路模型中，得到所述隔离开关的热点温度。

优选的，根据所述热力学分析的分析结果将所述隔离开关划分为导杆区、触点区和静触头区；

所述导杆区包括导杆和底座；

所述触点区包括静触杆和动触头；

所述静触头区包括绞线和接线板。

优选的，所述热力学参数包括所述导杆区产生的导杆区热阻、所述触点区产生的触点区热阻、所述静触头区产生的静触头区热阻、所述动触头向所述导杆进行热传导产生的第一热传导热阻和所述静触杆向所述绞线进行热传导产生的第二传导热阻。

优选的，所述步骤S2包括：

按照如下公式计算得到所述导杆区热阻：

R_d-A＝R_a1//R_r1

其中，R_d-A表示所述导杆区热阻；R_a1表示所述导杆区与表面空气的对流换热热阻；R_r1表示所述导杆区向空气辐射散热的辐射散热热阻；