[发明专利]一种氧化锌灭磁电阻组件安全性评估方法

权利要求书

1.一种氧化锌灭磁电阻组件安全性评估方法，其步骤如下：1)根据氧化锌非线性电阻伏安特性，基于机组灭磁电阻配置方式，推演定义一个氧化锌灭磁电阻压敏电压安全性临界指标K；

2)对需要安全评估的整套氧化锌灭磁电阻进行现场测试，测取并联组成整套氧化锌灭磁电阻的各单个氧化锌灭磁电阻组件的压敏电压数据；

3)从步骤2)实测的所有压敏电压数据中获取整套氧化锌灭磁电阻中的最小压敏电压值U_n10mAmin，并计算其他所有氧化锌灭磁电阻组件的平均压敏电压值U_{n10mAave(N-1)}；

4)计算步骤3)中最小压敏电压值与平均压敏电压值的比值U_n10mAmin/U_{n10mAave(N-1)}；

5)根据发电机组和励磁系统参数，以氧化锌灭磁电阻实测压敏电压为基础数据进行发电机空载误强励和定子出口三相短路两种严重工况下的灭磁仿真，得到两种工况下灭磁时整套氧化锌灭磁电阻消耗的灭磁总能量中最大灭磁能量；

6)根据最大灭磁能量和制造厂给出的氧化锌灭磁电阻组件最大允许能量，将氧化锌灭磁电阻压敏电压安全性临界指标K换算为组件安全性临界值K_act；

7)将最小压敏电压值与平均压敏电压值的比值U_n10mAmin/U_{n10mAave(N-1)}与机组在当前灭磁电阻配置方式下的组件安全性临界值K_act进行比较，当最小压敏电压值与平均压敏电压值的比值U_n10mAmin/U_{n10mAave(N-1)}≥K_act时，该组件满足安全性要求，否则判定该组件不安全。

2.根据权利要求1所述的氧化锌灭磁电阻组件安全性评估方法，其特征在于，步骤1)中，所述的氧化锌灭磁电阻压敏电压安全性临界指标K推演定义如下：

a)氧化锌灭磁电阻组件伏安特性的计算公式如下：

U＝C×I^β(1)

其中：U为电阻两端电压，单位为V；I为流过电阻的电流，单位为A；C为线性系数，单位为Ω；β为非线性系数，常数量纲，根据制造厂产品性能参数设定；

b)设整套氧化锌灭磁电阻中的并联总组件数为N，设流过压敏电压最小组件的电流为I_min，流过其他组件的总电流为I_(N-1)，则两类组件的伏安特性可以表示为：

U_min＝C_minI_min^β(2)

$U_{ave(N-1)}=C_{ave(N-1)}{\left(\frac{I_{(N-1)}}{N-1}\right)}^{\mathrm{\β}}---\left(3\right)$

其中U_min，U_ave(N-1)分别为压敏电压最小组件及其他组件两端电压，C_min为压敏电压最小组件伏安特性的线性系数；C_ave(N-1)为其他组件伏安特性的平均线性系数；

由于各单个氧化锌灭磁电阻组件采用并联连接方式，因此各组件端电压相同：

$\begin{array}{c}{U}_{ave(N-1)}=U_{\min }\\ \⇒C_{ave(N-1)}{\left(\frac{I_{(N-1)}}{N-1}\right)}^{\mathrm{\β}}=C_{\min }{I_{\min }}^{\mathrm{\β}}\\ \⇒I_{(N-1)}=(N-1){\left(\frac{C_{\min }}{C_{ave(N-1)}}\right)}^{1/\mathrm{\β}}{I}_{\min }\end{array}---\left(4\right)$

所有组件电流的总和，即为发电机灭磁电流：

I_f＝I_(N-1)+I_min(5)

其中：I_f为流过绕组的电流；I_min为流过压敏电压最小组件的电流；I_(N-1)为其他组件的总电流；

由式(4)和式(5)可得：

$\begin{array}{c}\frac{E_{\min }}{E}=\frac{{\∫}_0^t{P}_{\min }}{{\∫}_0^{t}P}=\frac{{\∫}_0^{t}U\×I_{\min }}{{\∫}_0^{t}U\×I_f}=\frac{{\∫}_0^{t}U\×\frac{1}{(N-1){\left(\frac{C_{\min }}{C_{ave(N-1)}}\right)}^{1/\mathrm{\β}}+1}\×I_f}{{\∫}_0^{t}U\×I_f}=\frac{1}{(N-1){\left(\frac{C_{\min }}{C_{ave(N-1)}}\right)}^{1/\mathrm{\β}}+1}\\ \⇒\frac{C_{\min }}{C_{ave(N-1)}}={\left(\frac{E-E_{\min }}{E_{\min }(N-1)}\right)}^{\mathrm{\β}}\end{array}---\left(6\right)$

其中：P_min、E_min分别为压敏电压最小组件在灭磁过程中吸收的功率、能量；P、E分别为整套灭磁电阻在灭磁过程中吸收的总功率、总能量；U为灭磁电阻两端实时灭磁电压；

根据压敏电压定义，在压敏电压测试时流过各氧化锌灭磁电阻组件电流均为n倍的10mA，n为氧化锌灭磁电阻组件内部并联支路数，故组件伏安特性线性系数比值即为压敏电压最小组件的压敏电压与其他组件的平均压敏电压的比值，即：

$\frac{C_{\min }}{C_{ave(N-1)}}=\frac{U_{n10mAmin}}{U_{n10mAave(N-1)}}---\left(7\right)$

其中：C_min为压敏电压最小组件伏安特性的线性系数；C_ave(N-1)为其他组件伏安特性的平均线性系数；U_n10mAmin为压敏电压最小组件的压敏电压；U_{n10mAave(N-1)}为其他组件的平均压敏电压；

由式(6)和式(7)定义氧化锌灭磁电阻压敏电压安全性临界指标K，计算方法如下：

$K=\frac{C_{min}}{C_{ave(N-1)}}=\frac{U_{n10mAmin}}{U_{n10mAave(N-1)}}={\left(\frac{E-E_{min}}{E_{min}(N-1)}\right)}^{\mathrm{\β}}---\left(8\right)$

其中：E为整套灭磁电阻在灭磁过程中吸收的总能量；E_min为压敏电压最小组件在灭磁过程中吸收的能量。