[发明专利]防雷防冰绝缘子并联保护间隙优化方法

说明书

本发明公开防雷防冰绝缘子并联保护间隙优化方法，步骤为：1)获取伏安特性曲线；2)得到电阻片电压与电流的函数关系；3)计算避雷器的通流能量w；4)确定电阻片在冲击耐受大电流下的最大吸收能量W₀；5)建立无避雷线输电线路的电磁暂态模型以及防雷防冰绝缘子的仿真模型；6)得到避雷器在通流能量为W₀时流过防雷段模型的雷电流幅值I₁；7)根据伏安特性曲线，确定雷电流幅值I₁对应的避雷器最大残压值U₁；8)由闪络电压与间隙距离的关系得到并联保护间隙距离。本发明对防雷防冰绝缘子的并联保护间隙进行优化，通过避雷器和并联间隙两者的相互配合，以保证避雷段的氧化锌电阻片在通过较大的雷电能量不被破坏。

技术领域

本发明涉及电力架空线路的防雷保护装置技术领域，具体是防雷防冰绝缘子并联保护间隙优化方法。

背景技术

随着近年来我国电网事业的发展，输电线路的覆盖区域越来越广，这也导致许多输电线路要经过一些地形复杂、气候高寒的山丘地区。尤其是南方受气象和地形等因素影响，容易出现输电线路覆冰。由于避雷线无电流的热效应，覆冰相对导线更为严重，重覆冰情况下容易发生断线事故。避雷线断线后掉落在导线上，造成线路跳闸，引起线路停运,严重影响用户的正常供电。而当下对于覆冰闪络与雷击闪络问题的处理存在功能单一的缺陷，要么只能防冰，要么只能防雷。

发明内容

本发明的目的是提供防雷防冰绝缘子并联保护间隙的优化方法，包括以下步骤：

1)获取防雷防冰复合绝缘子避雷器段中氧化锌电阻片的伏安特性曲线、避雷器的4/10μs冲击耐受大电流。冲击耐受大电流的幅值记为I₀。

获取避雷器伏安特性数据的步骤包括：

1.1)将冲击电流单独作用于避雷器上，测量氧化锌电阻片在当前电流下的残压。

1.2)改变冲击电流幅值，并返回步骤1.1)，直至测量得到氧化锌电阻片在不同冲击电流下的残压，并根据冲击电流幅值和残压建立伏安特性曲线。

2)对氧化锌电阻片伏安特性数据进行函数拟合，得到电阻片电压与电流的函数关系。

氧化锌电阻片电压与电流的函数关系如下所示：

u＝Ci^a (1)

式中，C、a为函数拟合得到的常数。

其中，幅值为I₀的4/10μs冲击大电流i是关于时间t的函数，即：

式中，a、b、c、d为函数拟合得到的常数。常数b＝I₀/4，u为避雷器残压。I₀为电流幅值。

3)计算避雷器的通流能量w。

避雷器的最大能量耐受能力w如下所示：

w＝∫uidt (3)

式中，u、i分别表示避雷器残压和电流。t为时间。根据氧化锌电阻片电压与电流的函数关系和电阻片的伏安特性数据，即可确定电阻片在冲击耐受大电流下的最大吸收能量W₀。

4)在ATP仿真软件中建立无避雷线输电线路的电磁暂态模型以及防雷防冰绝缘子的仿真模型。

5)将雷电流注入到的仿真模型中，改变雷电流幅值，得到避雷器在通流能量为W₀时流过防雷段的雷电流幅值为I₁。

6)根据伏安特性曲线，确定雷电流幅值I₁对应的避雷器最大残压值U₁。