[发明专利]一种通过改变均压电容排布方式来优化避雷器电位分布的方法

说明书

本发明公开了一种通过改变均压电容排布方式来优化避雷器电位分布的方法，包括以下步骤：步骤1：搭建避雷器三维静电场仿真计算模型；步骤2：利用有限元法计算避雷器在持续运行电压下的各项数据；步骤3：依据避雷器原设计结构下的电位分布曲线，调整避雷器内部并联均压电容器的排布方式。本发明具备提高避雷器的运行可靠性，保障电力系统安全运行的优点，解决了避雷器单元局部电位分布极不均匀，局部电阻片的快速劣化的问题，适用于电力系统。

技术领域

本发明涉及雷电防护技术领域，具体为一种通过改变均压电容排布方式来优化避雷器电位分布的方法。

背景技术

在电力系统中，避雷器是不可或缺的过电压保护装置。但由于超、特高压避雷器外形尺寸较大、结构复杂，在较高的持续运行电压下，大地和安装点周围的接地体、带电体的杂散电容会使电阻片轴向电位分布严重畸变，靠近高压端的电阻片承担过高的持续运行电压从而承受更大的电应力负荷，加之超、特高压避雷器设计荷电率高，局部电阻片劣化更突出，严重影响避雷器运行可靠性和超特高压系统的运行安全。所以必须采取有效的均压措施改善避雷器电位、电场分布。随着避雷器电阻片制造技术的进步，电阻片的固有特性变化较大，大多制造商生产的电阻片相对介电常数显著降低，由1200降至500左右，因此受杂散电容影响更大、避雷器电位分布更加不均匀、局部荷电率更高，有效均压需求更加急迫。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过改变均压电容排布方式来优化避雷器电位分布的方法，解决了避雷器单元局部电位分布极不均匀，局部电阻片的快速劣化的问题，具备提高避雷器的运行可靠性，保障电力系统安全运行的优点。

(二)技术方案

为实现上述提高避雷器的运行可靠性的目的，本发明提供如下技术方案：

一种通过改变均压电容排布方式来优化避雷器电位分布的方法，包括以下步骤：

步骤1：搭建避雷器三维静电场仿真计算模型；

步骤2：利用有限元法计算避雷器在持续运行电压下的各项数据；

步骤3：依据避雷器原设计结构下的电位分布曲线，调整避雷器内部并联均压电容器的排布方式。

优选地，所述步骤1中避雷器为带有并联均压电容的交流无间隙氧化物避雷器。

优选地，所述步骤2中仿真计算中采用静电场分析方法。

优选地，所述避雷器由多节单元串联而成，避雷器高压端装有均压环，低压端装有绝缘底座和金属支架，避雷器部分单元内带有并联均压电容，避雷器外套为瓷或有机复合材料。

优选地，所述步骤1具体为：依据避雷器实际安装处的电磁环境，以及避雷器的实际结构、安装底座和支架，搭建避雷器三维静电场仿真计算模型。

优选地，所述避雷器部分单元内带有并联均压电容，自高压至低压端依次排序编号为：1#单元、2#单元、3#单元。

优选地，所述步骤2具体为：根据空气域尺寸和网格剖分尺寸，优化避雷器并联均压电容柱中电容器排布方式对避雷器进行电位仿真计算。

优选地，所述静电场分析方法，满足如下电磁场约束条件：

(1)电位φ的拉普拉斯方程为：

(2)其边界条件为：

(3)在不同介质交界面上满足：