[发明专利]一种单气隙绝缘介质局部放电仿真建模方法

摘要

本发明公开了一种单气隙绝缘介质局部放电仿真建模方法，包括以下步骤：(1)根据局部放电实验特性和物理过程选择绝缘介质模型；(2)基于放电电荷在气隙中的衰减规律计算出不同极性情形下的放电延迟时间，据此确定放电起始和停止条件；(3)引入感应电荷附加电容；(4)引入气隙温度和压强对放电特性的影响；(5)根据步骤(1)，(2)，(3)，(4)建立含有感应电荷附加电容的新型单气隙绝缘介质局部放电仿真模型并进行仿真分析。本发明基于绝缘介质局部放电产生机理、放电特性和发展规律，仿真结果与实验结果完全吻合，提高了模型仿真的有效性，有助于实现局部放电的检测和诊断。

主权项

1.一种单气隙绝缘介质局部放电仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)，根据局部放电实验特性和物理过程选择绝缘介质模型；(2)，基于放电电荷在气隙中的衰减规律计算出不同极性情形下的放电延迟时间，确定放电起始和停止条件；(3)，引入感应电荷附加电容；(4)，引入气隙温度和压强对放电特性的影响；(5)，根据步骤(1)，(2)，(3)，(4)建立含有感应电荷附加电容的单气隙绝缘介质局部放电仿真模型；步骤(3)所述的引入感应电荷附加电容，具体方法如下：在放电过程结束后，系统电容Csys为：其中，Cdie为未发生放电时系统的电容值，即绝缘介质和气隙总电容值；U0为气隙两端电压；qind为放电过程中产生的感应电荷量，其表达式为：式中，ε₀为真空介电常数，ε_rel为绝缘介质相对介电常数，ΔE为放电前后气隙电场强度的变化量；K(a/b)为椭球形单气隙等效轴长比值的函数，表征气隙的形状，a为气隙长轴半径，b为气隙短轴半径；为拉普拉斯方程在边界条件为高压电极处u₀＝1,低压电极处u₀＝0的解，其中u₀为外加电压在气隙处产生的电压与外加电压的比值；u为外加电压在气隙处产生的电压与气隙电压的比值；由式(5)可知，放电过程中感应电荷的出现会引起系统电容的变化，得到系统电容变化量步骤(4)所述的引入气隙温度和压强对放电特性的影响，具体方法如下：假定放电过程中气体体积不变，根据气体状态方程：式中：p0、T0和p1、T1为放电前和放电后气隙气体的压强和温度；令p0、T0为标准大气条件，则放电后的气体压强为：放电温度TPD与放电量之间的关系为：TPD＝4.283q+17.02   (9)其中，放电电荷量q为：q＝πε0b2{1+εrel[K(a/b)‑1]}ΔE    (10)放电间隙温度T'随时间的变化关系为：T'＝0.682exp[‑(208.07t+0.1256)2]+0.651exp[‑(90.66t‑0.825)2]  (11)式中，t为每次放电停止的时间；因此气隙内气体温度T1为：T1＝TPDT'   (12)将式(12)代入式(8)即可得气隙内气体压强，再将求解出的气体压强代入式(3)、(4)，即可得气隙压强变化时的相应放电特性。