[发明专利]一种用于变电站中金属氧化物避雷器的计算方法

说明书

本发明公开了一种用于变电站中金属氧化物避雷器的计算方法，包括以下步骤：构建金属氧化物避雷器的计算模型；根据金属氧化物避雷器的伏安特性计算线性电阻和非线性电阻的阻值；根据金属氧化物避雷器的高度计算本体电感的电感值；通过替代法计算本体电容的电容值；通过三维场计算得到杂散电容的电容值；通过电流试品的半径和高度以及与试品距离的函数，得到等效电感的电感值。通过将金属氧化物避雷器对地电容分解为杂散电容和电阻片本体电容两部分，并将电阻片本体电容和杂散电容两部分分别等效，能够更好的模拟MOA在VFTO下的电气特性，从而可以计算在VFTO作用下MOA的所有参数。

技术领域

本发明涉及电力设备检测技术领域，特别是涉及一种用于变电站中金属氧化物避雷器的计算方法。

背景技术

GIS(Gas-insulated metal-enclosed Switchgear，气体绝缘金属封闭开关设备)自从上世纪六十年代中期问世以来，因其占地面积小、受自然环境影响小、运行安全可靠以及检修和维护周期长等优点得到了迅速的发展，在国内外电力系统中得到了广泛的应用。运行中的GIS会面临各种过电压的威胁，尤其是VFTO(Very Fast Transient Overvoltage，特快速暂态过电压)，VFTO由GIS隔离开关切合空载短母线时产生，其过电压幅值理论上能够接近3.0p.u.，过电压上升时间可快至纳秒量级，对GIS及电力系统的安全运行危害极大，因此，在GIS中对VFTO的防护至关重要。

MOA(Metal Oxide Arrester，金属氧化物避雷器)作为限制电力系统过电压的重要设备，其在VFTO作用下的伏安特性和保护特性受到了极大的关注。因此在数值仿真分析中，计算GIS变电站中VFTO作用下的MOA参数，对研究VFTO电压下设备绝缘配合、避雷器参数的选取有非常重要的影响。现有技术中，对于MOA参数的计算方法主要有：采用非线性电感模型计算的方法、采用IEEE推荐的模型计算的方法以及采用PINCEITI模型计算的方法。

然而，对于采用非线性电感模型计算的方法，其适用范围较小，在电磁暂态仿真计算中的应用较少；对于采用IEEE推荐的模型计算的方法，其在具体的电磁暂态计算中，如何准确的选取模型中的各元件的参数以及如何处理不同配方电阻片的差异性是十分复杂且困难的；对于采用PINCEITI模型计算的方法，其忽略了IEEE推荐的模型中的MOA电阻片等效电容，因此计算结果存在较大偏差。另外，当MOA导通时，还需考虑MOA电阻片的“陡波效应”、MOA电阻片本体电容和杂散电容等参数的影响，因此，需要一种新的方法来计算GIS变电站中VFTO作用下的MOA参数。

发明内容

本发明实施例中提供了一种用于变电站中金属氧化物避雷器的计算方法，以解决现有技术中的金属氧化物避雷器的计算方法不能考虑MOA电阻片本体电容和杂散电容等参数的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种用于变电站中金属氧化物避雷器的计算方法，包括以下步骤：构建金属氧化物避雷器的计算模型；根据所述金属氧化物避雷器在特快速暂态过电压中的伏安特性计算线性电阻和非线性电阻的阻值；根据所述金属氧化物避雷器的高度计算本体电感的电感值；通过替代法计算本体电容的电容值；通过三维场计算得到所述金属氧化物避雷器的对地等效电容值，利用所述对地等效电容值与所述本体电感的电感值求差，得到杂散电容的电容值；通过电流试品的半径和高度以及与试品距离的函数，得到等效电感的电感值。

优选地，所述根据金属氧化物避雷器在特快速暂态过电压中的伏安特性计算线性电阻和非线性电阻的阻值，其中所述线性电阻的电阻值为所述伏安特性中的线性值，所述非线性电阻的阻值为所述伏安特性中的非线性值。

优选地，所述通过替代法计算本体电容的电容值，包括：计算所述金属氧化物避雷器电阻片的第一固有电感；通过等尺寸的铝电极作为试品，计算所述铝电极的第二固有电感；根据所述第一固有电感和所述第二固有电感，计算所述金属氧化物避雷器的本体电容的电容值。