[发明专利]基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法

权利要求书

1.基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1将覆雪绝缘子电弧产生、发展直至闪络的物理放电过程等效为时变动态电路模型；

S2依据Mayr动态电弧模型及不同电弧所在介质不同其耗散功率也不同，将电弧电阻模型等效为间隙电弧与雪层电弧的时变动态电弧模型之和；

S3根据电弧通道中所储藏的电磁能感应出等效电感，建立电弧的等效电感模型；

S4根据雪层上电弧的弧足与接地极之间存在等效电容，建立电弧的等效电容模型；

S5绝缘子被雪完全覆盖时等效为圆柱体模型，并根据Wilkins剩余污层电阻模型的构建方法来建立剩余雪层电阻模型；

S6根据实验所测得剩余雪层电阻值，确定雪层表面等效电导率值，拟合雪层表面等效电导率值与覆雪水电导率值，得出雪层表面等效电导率值与覆雪水电导率值的线性关系式；

S7建立覆雪绝缘子电弧闪络的等效动态电路模型，依据该等效动态电路模型建立KCL、KVL的拓扑约束方程；

S8根据电弧发展判据及电弧发展速度判据确定电弧发展速度及电弧延伸长度，并将等效动态电路模型中各元件的数值表达式与电弧电流和时间建立对应的函数关系；

S9对建立的电弧发展判据和电弧发展速度判据进行循环迭代求解，如若不符合电弧发展判据则提高初始电压，重新计算；如此循环直至电弧延伸长度达到绝缘子泄漏距离，输出闪络过程中泄漏电流的动态变化；

所述电弧发展速度判据为：

；

电弧发展速度判据中的电弧电压梯度为：

；

剩余雪层的电压梯度为：

；

其中，与分别为电弧的电压梯度与剩余雪层的电压梯度，表示单位电弧长度的平均电荷量，表示每一时刻的电弧发展速度，为绝缘子的泄漏距离，是t时刻空气电弧长度与雪层电弧长度之和即为总的电弧长度，、、、分别是依据实际的覆雪实验数据拟合得到的雪层电弧与间隙电弧的参数，是剩余雪层电阻，为泄漏电流。

2.根据权利要求1所述的基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法，其特征在于：所述方法还包括，依据实际覆雪绝缘子电弧发展的物理机理，将覆雪绝缘子电弧产生、发展直至闪络的物理过程等效为动态电路模型。

3.根据权利要求1所述的基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法，其特征在于：所述方法还包括，动态空气电弧电阻与动态雪层电弧电阻的模型分别为：

；

；

其中，为电弧的时间常数，、、、分别是依据实际的覆雪实验数据拟合得到的雪层与空气的电弧参数。

4.根据权利要求1所述的基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法，其特征在于：所述电弧的等效电感模型为：

；

其中，为真空中磁导率；表示从无限远处到电弧的距离；表示局部电弧的半径，；为电弧参数。

5.根据权利要求1所述的基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法，其特征在于：所述电弧的等效电容模型为：

；

；

其中，为空气中的介电常数；表示电极的直径；为求解电容的一解析式，且无量纲。

6.根据权利要求1所述的基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法，其特征在于：所述剩余雪层电阻为：

；

其中，为绝缘子的泄漏距离；是空气电弧长度与雪层电弧长度之和即为总的电弧长度；为绝缘子的等效宽度，；为绝缘子的大伞裙直径；为覆雪厚度超出大伞裙的距离。

7.根据权利要求1所述的基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法，其特征在于：所述雪层表面等效电导率值与覆雪水电导率值的关系如下：

；

其中， 与为拟合所得的参数值，为雪层表面等效电导率值，为覆雪水电导率值。