[发明专利]一种基于有限元的GIS腔内悬浮颗粒剩余量计算方法

说明书

本发明提出一种基于有限元的GIS腔内悬浮颗粒剩余量计算方法，包括以下步骤；S1、构造GIS腔内介质流动区域的计算域模型；S2、使用网格划分软件读取GIS腔内介质的流动计算域模型，利用网格划分软件对流动计算域进行网格划分，把网格划分设定保存到网格文件；S3、根据GIS腔真空抽气过程，得到GIS出口压力P与抽气时间t的数学关系式P=f（t），用于模拟GIS腔在抽气过程中的变化；S4、使用流动模拟软件对GIS腔抽气过程进行模拟仿真；S5、通过更改步骤S4的GIS腔抽气过程中的悬浮颗粒大小及数量的设定，得到不同设定下悬浮颗粒剩余量，并拟合得出计算公式；本发明能在不同空气质量的安装环境下了解GIS设备（气体绝缘组合设备）的GIS腔内悬浮颗粒剩余量。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其是一种基于有限元的GIS腔内悬浮颗粒剩余量计算方法。

背景技术

GIS腔内绝缘气体及设备表面洁净与否对GIS安全运行及电力系统的稳定尤为重要。在GIS设备中，原则上不允许有颗粒物存在，但在实际安装过程中，不可避免的会使外部尘埃进入到设备内部，降低系统的绝缘性能甚至造成闪络放电，严重威胁GIS设备的安全稳定运行，因此了解安装完成后腔体颗粒物含量是十分必要的。

通常，进入GIS腔内的颗粒含量与安装环境空气质量密切相关。在不同空气质量条件下安装设备，经过抽真空处理，最终腔内的颗粒剩余量也不同。安装完成后的GIS设备充有高压SF6气体，而颗粒检测设备需工作在常压条件下，因此通常在采样口采集一定量SF6气体样本进行检测，但此方法只能检测腔内悬浮颗粒含量，存在较大误差，没有考虑到腔内颗粒的沉降及其分布不均匀的缺点。为使工程技术人员准确了解到GIS腔内颗粒总量，迫切需要一种了解腔内颗粒剩余含量的方法。然而，迄今为止，在不同空气质量的安装环境下了解GIS腔内悬浮颗粒剩余量的方法尚未出现。

发明内容

本发明提出一种基于有限元的GIS腔内悬浮颗粒剩余量计算方法，能在不同空气质量的安装环境下了解GIS设备（气体绝缘组合设备）的GIS腔内悬浮颗粒剩余量。

本发明采用以下技术方案。

一种基于有限元的GIS腔内悬浮颗粒剩余量计算方法，其特征在于：所述计算方法包括以下步骤；

S1、构造GIS腔内介质流动区域的计算域模型；

S2、使用网格划分软件读取GIS腔内介质的流动计算域模型，利用网格划分软件对流动计算域进行网格划分，把网格划分设定保存到网格文件；

S3、根据GIS腔真空抽气过程，得到GIS出口压力P与抽气时间t的数学关系式P=f（t），用于模拟GIS腔在抽气过程中的变化；

S4、使用流动模拟软件对GIS腔抽气过程进行模拟仿真；

S5、通过更改步骤S4的GIS腔抽气过程中的悬浮颗粒大小及数量的设定，得到不同设定下悬浮颗粒剩余量，并拟合得出计算公式。

在步骤S1中，在三维建模软件中构造GIS腔内介质流动区域的计算域模型。

所述步骤S1的流动区域计算域包括GIS腔内介质的压力分布区域、流速分布区域。

步骤S3中，利用编程语言将出口压力P与抽气时间t的数学关系编写为适用于流动模拟软件的UDF程序，通过UDF程序控制GIS腔出口压力与抽气时间关系，来模拟GIS腔真空抽气的实际运行情况。

步骤S4具体包括以下步骤；

步骤A1、使用流动模拟软件打开步骤S2所保存的网格文件；

步骤A2、按GIS腔实际工况设置流体计算域介质的物质特性和出口边界条件；

步骤A3、以UDF程序来控制GIS出口压力P与抽气时间t，作为GIS腔出口边界条件；