[发明专利]一种气体灭弧性能的判断方法及系统

说明书

本发明提供一种气体灭弧性能的判断方法及系统，其中方法，包括：利用吉布斯自由能最小化原理，结合电中性条件、物质守恒条件及道尔顿分压定律，计算随温度和压强变化的气体组分；根据所述随温度和压强变化的气体组分，运用标准的热力学关系计算气体的热力学性质；利用Chapman‑Enskog方法求解玻尔兹曼方程，得到粒子的速度分布函数变化，并根据粒子的速度分布函数变化计算得到粒子的输运系数；根据所述热力学性质及所述输运系数，判断气体灭弧性能。本发明通过计算物性参数来判断气体的热量耗散能力从而定性分析其灭弧性能，可以作为选择灭弧介质的一种预测手段和判据。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种气体灭弧性能的判断方法及系统。

背景技术

随着科学的发展，自上世纪70年代以来，SF₆逐渐成为电力系统中应用最广泛的绝缘与灭弧介质。然而，SF₆是一种强温室效应气体，它的全球变暖潜能(Global WarmingPotential，GWP)是CO₂的23900倍。1997年各国签订的《京都议定书》中就把它规定为重点关注且未来限制使用的气体。因此，在电力行业中实现完全SF₆替代是未来很长一段时间内进行绿色化转型升级的必由之路，研究SF₆替代气体的灭弧性能也是目前的热点问题。由于能量守恒定律的约束，GCB开断短路电流时，必然会产生电弧以实现能量的快速耗散。这是一个电磁场与气流场等多物理场高度耦合的复杂过程。了解不同的灭弧介质的物性参数有利于对气体介质的固有微观属性进行系统的对比从微观角度可以定性地评估不同气体介质的灭弧能力，从而对灭弧介质种类和充气压力等因素的选择做出预判，减少了研究过程中的工作量。

发明内容

为解决以上现有技术问题，本发明提供一种气体灭弧性能的判断方法及系统，通过计算物性参数来判断气体的热量耗散能力从而定性分析其灭弧性能，可以作为选择灭弧介质的一种预测手段和判据。

本发明第一方面提供一种气体灭弧性能的判断方法，包括：

利用吉布斯自由能最小化原理，结合电中性条件、物质守恒条件及道尔顿分压定律，计算随温度和压强变化的气体组分；

根据所述随温度和压强变化的气体组分，运用标准的热力学关系计算气体的热力学性质；其中，所述气体的热力学性质包括：密度、焓值及定压比热：

利用Chapman-Enskog方法求解玻尔兹曼方程，得到粒子的速度分布函数变化，并根据粒子的速度分布函数变化计算得到粒子的输运系数；其中，所述粒子的输运系数包括：热导率、电导率、粘性系数；

根据所述热力学性质及所述输运系数，判断气体灭弧性能。

进一步地，所述根据所述热力学性质及所述输运系数，判断气体灭弧性能，包括：

根据所述热力学性质判断能量耗散情况，若所述能量耗散越高，则气体灭弧性能越好；其中，所述气体的热力学性质包括：密度、焓值及定压比热：

根据所述输运系数判断气体灭弧性能，若所述输运系数越高，则气体灭弧性能越好。

进一步地，所述根据所述输运系数判断气体灭弧性能，若所述输运系数越高，则气体灭弧性能越好，包括：

根据所述热导率判断气体灭弧性能，若所述热导率越高，则气体灭弧性能越好；

根据所述电导率判断气体灭弧性能，若所述电导率越高，则气体灭弧性能越好；

根据所述粘性系数判断气体灭弧性能，若所述粘性系数越高，则气体灭弧性能越好。

进一步地，所述吉布斯自由能，通过以下公式表示：