Gis金屬管道系統安全性的模擬計算方法
2023-09-18 03:07:15 4
Gis金屬管道系統安全性的模擬計算方法
【專利摘要】本發明公開了一種GIS金屬管道系統安全性的模擬計算方法，包括：根據GIS金屬管道的結構和電氣特性建立包括相線層、絕緣氣體層和金屬外殼層的GIS金屬管道電氣模型；根據建立的所述GIS金屬管道電氣模型，在軟體分析工具中對GIS金屬管道系統進行模擬，並計算在GIS金屬管道的相線層中流過故障電流時GIS金屬外殼層的感應電壓和感應電流，以及人員接觸金屬外殼時產生的接觸跨步電壓。本發明可以在設計階段對未來可能產生的安全隱患進行模擬計算，為GIS變電站的安全性設計提供幫助和指導。
【專利說明】GIS金屬管道系統安全性的模擬計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及變電站安全【技術領域】，尤其涉及一種GIS金屬管道系統安全性的模擬計算方法。
【背景技術】
[0002]目前，隨著中國工業化的快速發展、可用面積的減少，不斷出現高壓變電站位於城區市內的情況。與常規的位於郊區的變電站相比，市內變電站可用面積較小，設備緊湊度高。為了更好的在有限的空間中布置變電站所需的設置和設備，現在對於市內變電站多採用氣體絕緣變電站(GIS，Gas Insulated Substat1n)系統,GIS是全部或部分採用氣體而不採用處於大氣壓下的空氣作為絕緣介質的金屬封閉開關設備。GIS具有佔地面積小、元件密封不受環境幹擾、運行可靠性高、維護工作量小等優勢，因而在市內變電站建設中得到廣泛使用。
[0003]對於GIS系統而言,將相線封閉在金屬管內，GIS金屬管道系統如圖1所不,在變電站發生短路故障時，故障相中會有很大的故障電流幅值，有時會達到10_20kA的數量級。在如此大幅值的故障電流通過相線時，會對GIS外殼的金屬管線產生很強的感應幹擾，有時金屬管道上的感應電流和感應電壓非常高，如果此時有工作人員接觸到金屬管線外殼，就會遭受到過高的感應電壓和感應電流，容易造成接觸、跨步電壓過高，有很大的安全隱患。目前，對於GIS系統的研究，國內研究者主要關注於GIS自身結構的設計和優化布置工作，而對於故障情況下GIS系統對周邊人員的安全性分析還處於空白。並且對於GIS金屬管道系統來說目前的研究工作中暫時還未有一個成型的模型，以及基於該模型進行相應的安全性分析工作也仍是空白。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在於，提供一種GIS金屬管道系統安全性的模擬計算方法，可以在設計階段對未來可能產生的安全隱患進行模擬計算，為GIS變電站的安全性設計提供幫助和指導。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種GIS金屬管道系統安全性的模擬計算方法，包括:
[0006]根據GIS金屬管道的結構和電氣特性建立包括相線層、絕緣氣體層和金屬外殼層的GIS金屬管道電氣模型；
[0007]根據建立的所述GIS金屬管道電氣模型，在軟體分析工具中對GIS金屬管道系統進行模擬，並計算在GIS金屬管道的相線層中流過故障電流時GIS金屬外殼層的感應電壓和感應電流，以及人員接觸金屬外殼時產生的接觸跨步電壓。
[0008]其中，所述GIS金屬管道電氣模型中的相線層為銅質材料層，包括半徑為0.045m的圓內區域，相對電阻率為I，相對磁導率為I。
[0009]其中，所述GIS金屬管道電氣模型中的絕緣氣體層為六氟化硫氣體層，包括半徑為0.0450的圓與半徑為0.065111的圓之間的區域，相對電阻率和相對磁導率為無窮大。
[0010]其中，所述以3金屬管道電氣模型中的金屬外殼層為鋼質材料層，包括半徑為0.065111的圓與半徑為0.07111的圓之間的區域，相對電阻率為13，相對磁導率為300。
[0011]實施本發明，具有如下有益效果:本發明提供了一種以3金屬管道電氣模型，並根據以3金屬管道電氣模型在工具中進行模擬和計算，可以在設計階段得出在未來故障情況下，可能產生的安全隱患，為以3變電站的安全性設計提供幫助和指導。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是以3金屬管道系統圖；
[0014]圖2是本發明提供的以3金屬管道系統安全性的模擬計算方法的一個實施例的流程不意圖；
[0015]圖3是以3金屬管道電氣模型的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0017]圖2是本發明提供的以3金屬管道系統安全性的模擬計算方法的一個實施例的流程示意圖，如圖2所示，包括步驟:
[0018]3101、根據以3金屬管道的結構和電氣特性建立包括相線層、絕緣氣體層和金屬外殼層的613金屬管道電氣模型。
[0019]其中，如圖3所示，所述以3金屬管道電氣模型中的相線層為銅質材料層，包括半徑為0.0450的圓內區域，相對電阻率為1，相對磁導率為1。所述以3金屬管道電氣模型中的絕緣氣體層為六氟化硫氣體層，包括半徑為0.045111的圓與半徑為0.065111的圓之間的區域，相對電阻率和相對磁導率為無窮大。所述613金屬管道電氣模型中的金屬外殼層為鋼質材料層，包括半徑為0.0650的圓與半徑為0.070的圓之間的區域，相對電阻率為13，相對磁導率為300。
[0020]3102、根據建立的所述以3金屬管道電氣模型，在軟體分析工具中對以3金屬管道系統進行模擬，並計算在613金屬管道的相線層中流過故障電流時以3金屬外殼層的感應電壓和感應電流，以及人員接觸金屬外殼時產生的接觸跨步電壓。
[0021]其中，所述軟體分析工具為⑶￡(?軟體或燦^313軟體。通過軟體分析工具計算出來613金屬管道的相線層中流過大故障電流時以3金屬外殼層的感應電壓和感應電流，以及人員接觸金屬外殼時產生的接觸跨步電壓之後，可以得知當前設計的以3金屬管道系統的安全性，從而進行更改設計等，以防止後期對人員造成傷亡。
[0022]本發明具有以下有益效果:
[0023](1)目前的工作無法對以3金屬管道系統進行有效的模擬，所以在設計和研究中無法有效的考慮存在以3金屬管道系統時變電站接地系統和以3金屬管道系統安全性。通過本發明，可以對變電站接地系統和613金屬管道系統安全性進行模擬計算。
[0024](2)對於以3金屬管道系統的安全性的模擬計算更符合實際情況；對於以3變電站接地系統分析時，目前多僅僅考慮接地系統自身的性能，而對於613金屬管道系統金屬外殼和接地系統之間存在的接觸電壓值無法進行有效計算。通過本發明，可以通過專業分析工具直接分析613變電站發生短路故障情況下，在613金屬管道相線中流過大幅值故障電流時以3金屬管線外殼的感應電壓、感應電流並得到613金屬外殼和接地系統之間的接觸跨步電壓，從而可以更好的進行接地系統和以3金屬管道系統位置的設計和布置。
[0025](3)本發明方法簡單，便於操作實現。
[0026]需要說明的是，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。
[0027]結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬體、處理器執行的軟體模塊，或者二者的結合來實施。軟體模塊可以置於隨機存儲器(狀的、內存、只讀存儲器￠01)、電可編程801、電可擦除可編程801、寄存器、硬碟、可移動磁碟、⑶-801、或【技術領域】內所公知的任意其它形式的存儲介質中。
[0028]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種GIS金屬管道系統安全性的模擬計算方法，其特徵在於，包括: 根據GIS金屬管道的結構和電氣特性建立包括相線層、絕緣氣體層和金屬外殼層的GIS金屬管道電氣模型； 根據建立的所述GIS金屬管道電氣模型，在軟體分析工具中對GIS金屬管道系統進行模擬，並計算在GIS金屬管道的相線層中流過故障電流時GIS金屬外殼層的感應電壓和感應電流，以及人員接觸金屬外殼時產生的接觸跨步電壓。
2.如權利要求1所述的GIS金屬管道系統安全性的模擬計算方法，其特徵在於，所述GIS金屬管道電氣模型中的相線層為銅質材料層，包括半徑為0.045m的圓內區域，相對電阻率為I，相對磁導率為I。
3.如權利要求1所述的GIS金屬管道系統安全性的模擬計算方法，其特徵在於，所述GIS金屬管道電氣模型中的絕緣氣體層為六氟化硫氣體層，包括半徑為0.045m的圓與半徑為0.065m的圓之間的區域，相對電阻率和相對磁導率為無窮大。
4.如權利要求1所述的GIS金屬管道系統安全性的模擬計算方法，其特徵在於，所述GIS金屬管道電氣模型中的金屬外殼層為鋼質材料層，包括半徑為0.065m的圓與半徑為0.07m的圓之間的區域，相對電阻率為13，相對磁導率為300。
5.如權利要求1所述的GIS金屬管道系統安全性的模擬計算方法，其特徵在於，所述軟體分析工具為⑶EGS軟體或ANASYS軟體。
【文檔編號】G06F17/50GK104462655SQ201410636234
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】張勁松, 吳棟良, 王臚, 錢鋒, 翟學鋒, 葉海, 郭冰, 陳遲, 韓文建, 付龍海 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司揚州供電公司, 江蘇方天電力技術有限公司, 北京加華賽時電力安全技術有限公司