[发明专利]一种雷击作用下的地线-线夹组件温升模拟方法

说明书

本发明提供了一种雷击作用下的地线‑线夹组件温升模拟方法，属于输电线路检修技术领域。本方法步骤包括：构建包括A分量和C分量的雷电流模型和遵循高斯分布的热源模型，构建地线‑悬垂线夹组件模型，在该模型中添加椭圆形导电桥模型，然后根据雷电流模型和热源模型对地线‑悬垂线夹组件模型施加激励，采用数值方法计算温度变化过程与温度分布，判断绝热边界是否发生温升，若是，则停止计算，此时认为完成了温升模拟。本发明解决了现有关于线路雷击温升的研究方法不能完全适用于雷击作用下线夹温升模拟的问题。

技术领域

本发明属于输电线路检修技术领域，具体涉及一种雷击作用下的地线-线夹组件温升模拟方法。

背景技术

在电力线路的实际运行中，地线-线夹连接处螺栓松动、接触面脏污、铜铝电化学腐蚀等原因会导致电阻变大，在雷击影响下极易造成局部温度过高，从而引发架空线路断股。雷击断股造成的故障往往无法自恢复，需要投入大量人力物力进行抢修，会对电网运行、社会生产造成较大影响。现行的主要检测方法是由运行人员按运维策略定期对线路进行红外测温。红外测温的测温周期长，难以捕捉发热缺陷的不足，而且无法对雷击断股情况及时进行警示。

目前已研发出用于导线耐张线夹引流板上的超温警示螺栓，当线路负荷过大，温升超过预警螺栓设计动作阈值时，螺栓发生不可逆动作，以此警示该位置曾发生温度过高现象，在线路巡检过程应该做重点检查；但目前尚未有针对雷击作用下导致地线过热熔断的警示装置。

目前关于线路雷击温升的研究主要集中于研究雷电流作用瞬间导线、地线局部过热的短暂过程，对于线路和线夹组件整体温升过程的研究尚有许多不足。传统的事故样本分析方法无法实现对温度场随时间变化情况的研究；红外测温方法不能获取线夹内部的温度变化且具有较大的时间、空间局限性；研究线路雷击断股的仿真方法并不能完全适用于解决雷击作用下线夹温升模拟的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决现有关于线路雷击温升的研究方法中可能无法实现对温度场随时间变化情况的研究、不能获取线夹内部的温度变化且具有较大的时间、空间局限性以及不能完全适用于雷击作用下线夹温升模拟的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种雷击作用下的地线-线夹组件温升模拟方法，包括如下步骤：

构建需要输入的雷电流模型，构建需要输入的雷电流模型具体包括基于雷电流幅值概率密度公式，采用双指数函数模型确定需要输入的雷电流A分量波形以及采用方波表示需要输入的雷电流C分量波形；

构建需要输入的热源模型，热源模型遵循高斯分布；

根据地线和线夹的物性参数、几何尺寸参数以及环境参数构建第一地线-悬线夹组件模型；

对第一地线-悬线夹组件模型进行几何切割，在第一地线-悬线夹组件模型中的地线与压板之间、地线与船体之间添加椭圆形导电桥模型，得到第二地线-悬线夹组件模型；

对第二地线-悬线夹组件模型施加激励，对第二地线-悬线夹组件模型施加激励具体包括根据需要输入的雷电流A分量波形和需要输入的雷电流C分量波形，在地线的一端施加雷电流，根据热源模型在施加雷电流一侧的地线与压板的第一个接触点施加热源；

采用数值方法计算第二地线-悬线夹组件模型的温度变化过程与温度分布，判断绝热边界是否发生温升，若是，则停止计算，绝热边界为构建第一地线-悬线夹组件模型时设置的边界条件。

进一步的，雷电流幅值概率密度公式具体为：

式中，表示中值电流，表示陡度系数，表示雷电流幅值概率，表示雷电流A分量的幅值。

进一步的，双指数函数模型的数学表达式如下：

式中，表示雷电流A分量，表示时间，表示波前衰减系数，表示半峰衰减系数，表示峰值修正因子。