[发明专利]一种无损的避雷器温升测量系统及方法

权利要求书

1.一种无损的避雷器温升测量方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1.针对避雷器结构建立几何模型，输入避雷器内部元件的相关参数和条件；

步骤2.通过热电耦合计算方法，得到避雷器端部与内部各点温度随时间变化的暂态曲线；

步骤3.根据温度暂态曲线构建避雷器内部各点之间温度的数学函数模型库；

步骤4.将测得的工作中的避雷器端部温度反馈于数学函数模型中，计算出避雷器内部各点温度变化。

2.根据权利要求1所述的一种无损的避雷器温升测量方法，其特征是：所述避雷器结构建立几何模型过程如下：

建立避雷器各个部件的几何模型并进行配合，建立完整避雷器结构几何模型；针对各部件物理意义输入避雷器元件的相关参数和条件；

所述避雷器结构几何模型的建立包括以下结构：绝缘结构、正电极、负电极、电阻片、弹簧机构、垫片、绝缘杆、端头法兰、放电区域、气体区域；

所述相关参数和条件包括：环境参数、材料参数、电气参数以及边界条件。

3.根据权利要求1所述的一种无损的避雷器温升测量方法，其特征是：所述通过热电耦合计算方法，同时考虑电流与温度之间的相互作用，得到避雷器各点温度随时间变化的暂态曲线；包括：根据避雷器外加电压和温度之间的互相影响，通过电场温度场多物理场的相互耦合，得到避雷器各个物理部件的温度随时间变化的曲线。

4.根据权利要求1所述的一种无损的避雷器温升测量方法，其特征是：所述根据温度暂态曲线构建避雷器内部各点之间温度的数学函数模型库，其过程为：将各部件产生的损耗转化为热能，根据热传导、热对流原理，建立避雷器各点温度的数学函数模型。

5.根据权利要求1所述的一种无损的避雷器温升测量方法，其特征是：所述构建数学函数模型的构建行为是基于对大量的不同结构避雷器进行温度场仿真，得到不同的数学函数模型；基于各种不同部件，构建对应的数学函数模型，并根据其对应的实际运行情况下的端部温度，修正数学函数模型库，通过计算，可以得出避雷器各点的温升情况；

包括:

根据热传导相关定律其计算表达式如下：

其中，Q为热流量，单位w；λ为材料的导热系数；A为导热面积；为物体温度梯度；

热对流的数学物理方程其数学表达形式如下：

其中，η为动力粘度；f为体积力；t为温度；ρ为密度；u为速度矢量；u_x、u_y为速度矢量分别在x轴、y轴方向上的映射；p为压强；

所述热对流的数学物理方程其数学表达形式，是根据避雷器工作状态，选择自然流体热对流微分方程；

对于稳态流体热对流，其流体运动微分方程可用下列公式表示：

其中，g_x为气体体积；

对于自然流体热对流，其流体运动微分方程可用如下公式：

其中，r为气体常数。

6.根据权利要求1所述的一种无损的避雷器温升测量方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：

步骤A.针对大量的不同结构避雷器建立几何模型，输入其内部原件的环境参数、材料参数、电气参数及边界条件；

步骤B.通过热电耦合计算方法，同时考虑电流与温度之间的相互作用，得到大量的内部部件温度随时间变化的暂态曲线；

步骤C.根据大量的温度暂态曲线建立内部部件之间温度的数学函数模型库；

步骤D.针对不同结构避雷器，从数学函数模型库中选取对应的函数模型，将测温探头所测得的工作中端部温度反馈于该模型中，计算出该结构避雷器内部各点温度。