[发明专利]一种多重雷作用下线路避雷器吸收能量和残压的计算方法

权利要求书

1.一种多重雷作用下线路避雷器吸收能量和残压的计算方法，其特征在于，包括步骤：

a)获取目标杆塔和线路参数，利用EMTP软件建立线路避雷器雷击计算模型；

b)利用不同温度下的避雷器电阻片雷电冲击伏安特性试验，得到目标杆塔线路避雷器伏安特性与电阻片温度之间的关系；

c)确定某次多重回击雷电的主放电及历次后续回击的雷电流幅值、主放电及历次后续回击之间的时间间隔参数，以及对应环境温度；

d)以室温条件下避雷器伏安特性曲线为基础，利用步骤b)得到的避雷器伏安特性与电阻片温度的关系，得到该次多重回击雷电环境温度下的避雷器伏安特性；

e)基于步骤a)建立的线路避雷器雷击计算模型，以多重回击雷电环境温度下的避雷器伏安特性和主放电雷电流幅值参数进行雷击仿真，计算主放电下避雷器吸收能量和避雷器两端残压峰值；

f)根据计算得到的主放电下避雷器吸收能量，基于避雷器电阻片质量和比热参数计算电阻片温升；

g)基于不同温度下的避雷器伏安特性，并根据电阻片温升调整避雷器的伏安特性；

h)根据步骤b)得到的避雷器伏安特性与电阻片温度的关系，计算随后一次后续回击下的避雷器吸收能量、避雷器两端残压峰值以及电阻片温升；

i)重复g)、h)步骤，依次完成历次后续回击下的避雷器吸收能量和两端残压峰值计算；

j)累加主放电和各次后续回击下避雷器吸收能量，获得避雷器总的吸收能量，并综合主放电和各次后续回击对应避雷器两端残压峰值，获得多回击过程中避雷器总体残压最大值。

2.根据权利要求1所述的多重雷作用下线路避雷器吸收能量和残压的计算方法，其特征在于，步骤a)中，获取的目标杆塔参数包括杆塔型号、呼高、波阻抗和接地电阻，线路参数包括导线半径或子导线半径、直流电阻、分裂数及分裂子导线间隔距离、导线空间位置；线路避雷器雷击计算模型由铁塔、架空线、直流电源或三相交流电源、雷电流通道组成，建立模型时雷电绕击导线。

3.根据权利要求1所述的多重雷作用下线路避雷器吸收能量和残压的计算方法，其特征在于，步骤b)中，所述的目标杆塔线路避雷器伏安特性与电阻片温度之间的关系为：

U＝f(I,T_r)

具体表达式由不同温度下的避雷器电阻片伏安特性试验得到，其中U为通过雷电流时避雷器两端电压峰值，I为雷电冲击电流幅值，T_r为电阻片温度。

4.根据权利要求1所述的多重雷作用下线路避雷器吸收能量和残压的计算方法，其特征在于，步骤c)中，多重回击雷电的主放电雷电流幅值、各次后续回击雷电流幅值、主放电及历次后续回击之间的时间间隔参数由雷电监测系统观测得到。

5.根据权利要求1所述的多重雷作用下线路避雷器吸收能量和残压的计算方法，其特征在于，步骤e)中，雷电流的波形选取基于双指数函数的Heilder type模型，雷电流波头时间采用2.6μs，雷电流波尾时间采用50μs；主放电下避雷器吸收能量的计算公式如下所示：

式中，Q为吸收能量，U(t)为避雷器整体电压随时间变化函数，I(t)为避雷器电流随时间变化函数，T为避雷器电阻片通流持续时间。

6.根据权利要求1所述的多重雷作用下线路避雷器吸收能量和残压的计算方法，其特征在于，步骤f)中，基于步骤e)计算得到的避雷器吸收能量，避雷器电阻片的温升计算公式如下所示：

式中，Q为吸收能量，n为避雷器中电阻片数量，c为电阻片比热容，m为单片电阻片质量，Δt为电阻片温升。