[发明专利]针对氧化锌线路避雷器的断裂预测方法

说明书

本发明公开了一种针对氧化锌线路避雷器的断裂预测方法，包括获取氧化锌线路避雷器中氧化锌阀片的伏安特性曲线；获取雷电流的波形数据曲线；根据伏安特性曲线和波形数据曲线计算氧化锌阀片的最大脉冲功率；根据氧化锌阀片自身内部的裂纹缺陷数据和最大脉冲功率对氧化锌线路避雷器的断裂进行预测。本发明提供的这种针对氧化锌线路避雷器的断裂预测方法，通过创造性地建模和模拟，不仅实现了氧化锌线路避雷器的断裂预测，而且本发明方法的可靠性高、客观性好且科学实用。

技术领域

本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种针对氧化锌线路避雷器的断裂预测方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保证电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。

雷击导致输电线路跳闸仍是危害线路安全稳定运行的原因之一。安装线路避雷器是提高线路耐雷水平最直接最有效的手段，能够有效地减少雷击跳闸率。氧化锌线路避雷器是电力系统的重要组成部分，其应用在电力系统中，主要用于释放系统在运行过程中出现的各种冲击电流并吸收能量，限制系统运行过程中正常的操作冲击、雷击等引起的过电压等。

在各种类型的冲击下，由于冲击能量的大小各异，使得氧化锌压敏电阻片在不同的冲击下吸收的能量也有所不同，从而引起阀片的各种破坏和损坏，主要有热崩溃、穿孔、断裂。热崩溃是由于漏电流的作用，使得阀片温度增加，从而导致阀片热平衡关系的破坏。穿孔是由于某区域电流密度相对较大，温升导致晶粒被熔融从而形成贯穿阀片的小孔，而断裂是因吸收能量过多产生巨大的热应力造成的物理破坏。运行经验表明，当交流或直流稳压施加在氧化锌阀片上时，这三种失效模式都会发生。但如果只对氧化锌阀片施加冲击电压或故障电流，线路避雷器只会发生穿孔或断裂。在短时高脉冲电流下失效模式以断裂为主，而雷电流就恰恰属于短时高脉冲电流。

目前，氧化锌线路避雷器的更换，一般是断裂后直接更换，或者是凭借人工经验进行提前更换。断裂后直接更换，可能导致电网停电的问题，而凭借人工经验进行提前更换，则可能产生器件浪费等问题。目前，缺乏专门针对雷电所产生的热应力所引起的氧化锌线路避雷器断裂的预测研究；因此电网系统也无法对雷电所产生的热应力所引起的氧化锌线路避雷器断裂进行预测，从而提前更换氧化锌线路避雷器，或者有针对性的对氧化锌线路避雷器进行检测和检修。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性高、客观性好且科学实用的针对氧化锌线路避雷器的断裂预测方法。

本发明提供的这种针对氧化锌线路避雷器的断裂预测方法，包括如下步骤：

S1.获取氧化锌线路避雷器中氧化锌阀片的伏安特性曲线；

S2.获取雷电流的波形数据曲线；

S3.根据步骤S1获取的伏安特性曲线和步骤S2获取的波形数据曲线，计算氧化锌阀片的最大脉冲功率；

S4.根据氧化锌阀片自身内部的裂纹缺陷数据和步骤S3计算得到的最大脉冲功率，对氧化锌线路避雷器的断裂进行预测。

步骤S1所述的获取氧化锌线路避雷器中氧化锌阀片的伏安特性曲线，具体为通过氧化锌线路避雷器中氧化锌阀片的厂家获取伏安特性曲线，或者通过试验确定氧化锌阀片的伏安特性曲线。

步骤S2所述的获取雷电流的波形数据曲线，具体包括如下步骤：

A.采用双指数函数波形来模拟雷电流，其中波头时间为T₁，半幅值时间为T₂，雷电流波形记为T₁/T₂；

B.雷电流波形的双指数函数表达式为：

i(t)＝I_mk(e^-αt-e^-βt)