一种外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法及装置，通过建立引入修正系数的第二绝缘层温度分布函数公式，并获取通过温度传感器测量的开关柜断路器室的实时温度和预置的参数计算固体绝缘开关柜触头的温度，解决了现有的开关柜固体绝缘开关柜触头温度检测技术无法直接测量被绝缘层严实包裹的固体绝缘开关柜内部的开关触头温度技术问题。

Temperature calculation method and device for high voltage switch contact with external insulating layer

The embodiment of the invention discloses a coated insulating layer of high voltage switch contact temperature calculation method and device, through the establishment of the correction coefficient of the second insulating layer temperature distribution function formula, and the temperature of the contact of solid insulated switchgear obtained parameters real-time temperature and pre through switchgear circuit breaker chamber temperature sensor device the solid, cannot be measured directly by an insulating layer tightly wrapped insulation switch cabinet contact temperature switch technology switch cabinet contact temperature insulation detection technology of existing switch cabinet solid solution.

【技术实现步骤摘要】
一种外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法及装置
本专利技术涉及电气设备监测
，尤其涉及一种外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法及装置。
技术介绍
高压开关柜固体绝缘开关柜触头温度的检测一直是该领域的研究重点，高压固体绝缘环网柜密封严实、结构紧凑，开关固体绝缘开关柜触头外围覆盖有一层绝缘层。在高电压大电流下，固体绝缘开关柜触头的长期运行会因材料老化、接触不良等问题导致温度升高，固体绝缘开关柜触头过热而引发的设备故障已成为越来越突出的问题，因此，对高压开关柜固体绝缘开关柜触头温度进行检测，作出相应的反馈和预警信息，及时消除故障隐患，确保电网安全运行，具有重要的工程应用价值。目前，常见开关柜固体绝缘开关柜触头温度测量技术主要有红外辐射测温技术，无线传感器测温技术，光纤光栅测温技术。然而由于固体绝缘开关柜内部的开关触头被绝缘层严实包裹，具有一定的隐蔽性，上述现有的开关柜固体绝缘开关柜触头温度检测技术无法直接进行实际测温。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法及装置，通过建立引入修正系数的第二绝缘层温度分布函数公式，并获取通过温度传感器测量的开关柜断路器室的实时温度和预置的参数计算固体绝缘开关柜触头的温度，解决了现有的开关柜固体绝缘开关柜触头温度检测技术无法直接测量被绝缘层严实包裹的固体绝缘开关柜内部的开关触头温度技术问题。本专利技术实施例提供了一种外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法，包括：根据预置的具有内热源的绝缘层一维导热微分方程和边界条件建立第一绝缘层温度分布函数公式其中θ为绝缘层中任意x处的温度，θf是开关柜断路器室的实时温度，是绝缘层内热源的发热率，λ为绝缘层的导热系数，h为空气与绝缘层表面的热辐射和对流传热综合散热系数，δ为绝缘层厚度；通过确定修正系数K根据所述第一绝缘层温度分布函数公式建立第二绝缘层温度分布函数公式通过获取温度传感器测量的开关柜断路器室的实时温度θf并根据预置的参数λ、h、δ、x和所述第二绝缘层温度分布函数公式计算固体绝缘开关柜触头的温度θ。优选地，通过确定修正系数K建立第二绝缘层温度分布函数公式具体为：根据预置的热源发热率公式接触电阻公式空气与绝缘层表面对流传热散热系数公式空气与绝缘层表面的热辐射散热系数公式空气与绝缘层表面的热辐射和对流传热综合散热系数公式h＝hcon+hrad、材料导热系数λ以及所述固体绝缘开关柜触头外围绝缘层的厚度、第一绝缘层温度分布函数公式计算第一绝缘层表皮温度θ1，其中为绝缘层内热源的发热率，I为固体绝缘开关柜触头额定载流量，R为固体绝缘开关柜触头部分接触电阻，v为固体绝缘开关柜触头接触部分体积，Vm表示测量的固体绝缘开关柜触头端电压，Vin为测量电源电压，λa是空气的导热系数，Nu是努赛尔数，表示对流换热强烈程度的一个准数，δ为绝缘层厚度，ε为发射率(ε＜1)，θw为绝缘层外表面绝对温度，θf为开关柜断路器室的实时温度，σ为Stefan-Boltzman常数(σ＝5.67×10-8W/m2·K4)；获取温度传感器测量的第二绝缘层表皮温度θ2；通过将所述第二绝缘层表皮温度θ2除以第一所述绝缘层表皮温度θ1计算修正系数K并根据所述修正系数K建立第二绝缘层温度分布函数公式优选地，在根据预置的参数λ、h、δ、x和所述第二绝缘层温度分布函数公式计算固体绝缘开关柜触头的温度θ之前还包括：根据固体绝缘开关柜触头的材料获取绝缘层的导热系数λ。优选地，在根据预置的参数λ、h、δ、x和所述第二绝缘层温度分布函数公式计算固体绝缘开关柜触头的温度θ之前还包括：根据预置的热源发热率公式和接触电阻公式计算绝缘层内热源的发热率，其中为绝缘层内热源的发热率，I为固体绝缘开关柜触头额定载流量，R为固体绝缘开关柜触头部分接触电阻，v为固体绝缘开关柜触头接触部分体积，Vm表示测量的固体绝缘开关柜触头端电压，Vin为测量电源电压。优选地，在根据预置的参数λ、h、δ、x和所述第二绝缘层温度分布函数公式计算固体绝缘开关柜触头的温度θ之前还包括：根据预置的所述空气与绝缘层表面对流传热散热系数公式所述空气与绝缘层表面的热辐射散热系数公式以及所述空气与绝缘层表面的热辐射和对流传热综合散热系数公式h＝hcon+hrad计算所述空气与绝缘层表面的热辐射和对流传热综合散热系数h，其中λa是空气的导热系数，Nu是努赛尔数，表示对流换热强烈程度的一个准数，δ为绝缘层厚度，ε为发射率(ε＜1)，θw为绝缘层外表面绝对温度，θf为开关柜断路器室的实时温度，σ为Stefan-Boltzman常数(σ＝5.67×10-8W/m2·K4)。本专利技术实施例提供了一种外覆绝缘层的高压开关触头温度计算装置，包括：第一公式建立单元，用于根据预置的具有内热源的绝缘层一维导热微分方程和边界条件建立第一绝缘层温度分布函数公式其中θ为绝缘层中任意x处的温度，θf是开关柜断路器室的实时温度，是绝缘层内热源的发热率，λ为绝缘层的导热系数，h为空气与绝缘层表面的热辐射和对流传热综合散热系数，δ为绝缘层厚度；第二公式建立单元，用于通过确定修正系数K根据所述第一绝缘层温度分布函数公式建立第二绝缘层温度分布函数公式通过获取温度传感器测量的开关柜断路器室的实时温度θf并根据预置的参数λ、h、δ、x和所述第二绝缘层温度分布函数公式计算固体绝缘开关柜触头的温度θ。优选地，所述第二公式建立单元具体包括：第一绝缘层表皮温度计算子单元，用于根据预置的热源发热率公式接触电阻公式空气与绝缘层表面对流传热散热系数公式空气与绝缘层表面的热辐射散热系数公式空气与绝缘层表面的热辐射和对流传热综合散热系数公式h＝hcon+hrad、材料导热系数λ以及所述固体绝缘开关柜触头外围绝缘层的厚度、第一绝缘层温度分布函数公式计算第一绝缘层表皮温度θ1，其中为绝缘层内热源的发热率，I为固体绝缘开关柜触头额定载流量，R为固体绝缘开关柜触头部分接触电阻，v为固体绝缘开关柜触头接触部分体积，Vm表示测量的固体绝缘开关柜触头端电压，Vin为测量电源电压，λa是空气的导热系数，Nu是努赛尔数，表示对流换热强烈程度的一个准数，δ为绝缘层厚度，ε为发射率(ε＜1)，θw为绝缘层外表面绝对温度，θf为开关柜断路器室的实时温度，σ为Stefan-Boltzman常数(σ＝5.67×10-8W/m2·K4)；第二绝缘层表皮温度获取子单元，用于获取温度传感器测量的第二绝缘层表皮温度θ2；修正系数计算子单元，用于通过将所述第二绝缘层表皮温度θ2除以第一所述绝缘层表皮温度θ1计算修正系数K并根据所述修正系数K建立第二绝缘层温度分布函数公式优选地，所述外覆绝缘层的高压开关触头温度计算装置还包括：导热系数获取单元，用于根据固体绝缘开关柜触头的材料获取绝缘层的导热系数λ。所述外覆绝缘层的高压开关触头温度计算装置还包括：绝缘层内热源的发热率计算单元，用于根据预置的热源发热率公式和接触电阻公式计算绝缘层内热源的发热率，其中为绝缘层内热源的发热率，I为固体绝缘开关柜触头额定载流量，R为固体绝缘开关柜触头部分接触电阻，v为固体绝缘开关柜触头接触部分体积，Vm表示测量的固体绝缘开关柜触头端电压，Vin为测量电源电压。所述外覆绝缘层的高压开关触头温度计算装置还包括：综合散热系数计算单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法，其特征在于，包括：根据预置的具有内热源的绝缘层一维导热微分方程

【技术特征摘要】
1.一种外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法，其特征在于，包括：根据预置的具有内热源的绝缘层一维导热微分方程和边界条件建立第一绝缘层温度分布函数公式其中θ为绝缘层中任意x处的温度，θf是开关柜断路器室的实时温度，是绝缘层内热源的发热率，λ为绝缘层的导热系数，h为空气与绝缘层表面的热辐射和对流传热综合散热系数，δ为绝缘层厚度；通过确定修正系数K根据所述第一绝缘层温度分布函数公式建立第二绝缘层温度分布函数公式通过获取温度传感器测量的开关柜断路器室的实时温度θf并根据预置的参数λ、h、δ、x和所述第二绝缘层温度分布函数公式计算固体绝缘开关柜触头的温度θ。2.根据权利要求1所述的外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法，其特征在于，通过确定修正系数K建立第二绝缘层温度分布函数公式具体为：根据预置的热源发热率公式接触电阻公式空气与绝缘层表面对流传热散热系数公式空气与绝缘层表面的热辐射散热系数公式空气与绝缘层表面的热辐射和对流传热综合散热系数公式h＝hcon+hrad、材料导热系数λ以及所述固体绝缘开关柜触头外围绝缘层的厚度、第一绝缘层温度分布函数公式计算第一绝缘层表皮温度θ1，其中为绝缘层内热源的发热率，I为固体绝缘开关柜触头额定载流量，R为固体绝缘开关柜触头部分接触电阻，V为固体绝缘开关柜触头接触部分体积，Vm表示测量的固体绝缘开关柜触头端电压，Vin为测量电源电压，λa是空气的导热系数，Nu是努赛尔数，表示对流换热强烈程度的一个准数，δ为绝缘层厚度，ε为发射率(ε＜1)，θw为绝缘层外表面绝对温度，θf为开关柜断路器室的实时温度，σ为Stefan-Boltzman常数(σ＝5.67×10-8W/m2·K4)；获取温度传感器测量的第二绝缘层表皮温度θ2；通过将所述第二绝缘层表皮温度θ2除以第一所述绝缘层表皮温度θ1计算修正系数K并根据所述修正系数K建立第二绝缘层温度分布函数公式3.根据权利要求1所述的外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法，其特征在于，在根据预置的参数λ、h、δ、x和所述第二绝缘层温度分布函数公式计算固体绝缘开关柜触头的温度θ之前还包括：根据固体绝缘开关柜触头的材料获取绝缘层的导热系数λ。4.根据权利要求1所述的外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法，其特征在于，在根据预置的参数λ、h、δ、x和所述第二绝缘层温度分布函数公式计算固体绝缘开关柜触头的温度θ之前还包括：根据预置的热源发热率公式和接触电阻公式计算绝缘层内热源的发热率，其中为绝缘层内热源的发热率，I为固体绝缘开关柜触头额定载流量，R为固体绝缘开关柜触头部分接触电阻，V为固体绝缘开关柜触头接触部分体积，Vm表示测量的固体绝缘开关柜触头端电压，Vin为测量电源电压。5.根据权利要求1所述的外覆绝缘层的高压开关触头温度计算方法，其特征在于，在根据预置的参数λ、h、δ、x和所述第二绝缘层温度分布函数公式计算固体绝缘开关柜触头的温度θ之前还包括：根据预置的所述空气与绝缘层表面对流传热散热系数公式所述空气与绝缘层表面的热辐射散热系数公式以及所述空气与绝缘层表面的热辐射和对流传热综合散热系数公式h＝hcon+hrad计算所述空气与绝缘层表面的热辐射和对流传热综合散热系数h，其中λa是空气的导热系数，Nu是努赛尔数，表示对流换热强烈程度的一个准数，δ为绝缘层厚度，ε为发射率(ε＜1)，θw为绝缘层外表面绝对温度，θf为开关柜断路器室的实时温度，σ为Stefan-Boltzma...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文文，聂一雄，徐卫东，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44