[发明专利]高电压等级混合气体介质下GIS紧凑化设计方法

说明书

本发明涉及高压绝缘技术，具体涉及高电压等级SF₆/N₂混合气体介质下GIS紧凑化设计方法，采用SF₆/N₂混合气体替代SF₆，并采用了三相共箱式结构，包括以下步骤：不同混合比条件下混合气体介质的工程应用条件的确定、混合气体介质应用于GIS内绝缘水平的判断、混合介质条件下高电压等级GIS母线紧凑化设计原则的确定以及最优化尺寸设计的确定。该方法使SF₆气体用量大大减少，从而减少了空气污染。最大程度提高了GIS紧凑程度，减少材料的使用，降低成本，由于长度减少，也相应减少了现场安装和维护的工作量。能有效实现GIS的小型化、紧凑化、环保化，符合工程实际，经济环保效益巨大。

技术领域

本发明属于高压绝缘技术领域，尤其涉及高电压等级混合气体介质下GIS紧凑化设计方法。

背景技术

随着城市用电量的急剧增加，亟需越来越多的变电站进入城郊及市区，迫切要求GIS进一步减小占地面积从而顺应发展需求。同时人们对环境问题的关注度日益提高，也对GIS的环保化提出了新的要求，即小型化、紧凑化和环保化是GIS未来发展的方向。于高电压等级下对GIS进行环保化、小型化、紧凑化设计，要解决介质变化以及结构变化的问题。

目前从替代气体的适用化角度来看，若要解决GIS环保化问题，可以采取的解决措施为改变绝缘介质，采用SF₆的替代气体。若采用新的设计方法使GIS母线绝缘性能不降低的同时减少SF₆气体的使用量，减少温室气体危害，对国家节能减排有着重要意义。已有研究表明，使用SF₆/N₂混合气体可以在不降低绝缘性能前提下减少温室气体使用量。同时SF₆/N₂混合气体通过增加气压可获得与纯SF₆气体相同的绝缘强度。此外还具有其它优点如显著降低设备制造成本，电场畸变敏感性低从而减少GIS内部放电、液化温度低等优点，且相关理论与应用已较为成熟，故使用SF₆/N₂混合气体推进GIS环保化的发展。

对于高电压等级GIS的结构问题，参考国内研究现状表明，其普遍采用三相分箱式设计，占地面积大，不利于GIS的小型化。而330kV及以上电压等级GIS暂无三相共箱式设计，原因在于无法平衡绝缘水平以及设备尺寸之间的关系。

发明内容

本发明的目的是提供一种高电压等级SF₆/N₂混合气体介质条件下GIS紧凑化设计方法，能够实现高电压等级GIS的环保化、小型化、紧凑化。

为实现上述目的，本发明采用和技术方案是：高电压等级SF₆/N₂混合气体介质下GIS紧凑化设计方法，包括采用SF₆/N₂混合气体替代SF₆，且采用三相共箱式GIS结构；包括以下步骤：

步骤1、不同混合比条件下SF₆/N₂混合气体介质的工程应用条件的确定包括以下子步骤；

步骤1.1、确定SF₆/N₂混合气体的混合比；

步骤1.2、确定SF₆/N₂混合气体的应用压强；

步骤1.3、计算SF₆/N₂混合气体物性参数，并对计算结果进行拟合分析；

步骤2、判断SF₆/N₂混合气体介质应用于GIS内的绝缘水平包括以下子步骤；

步骤2.1、建立SF₆/N₂混合气体绝缘裕度模型；