[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

说明书

基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法，属于高压外绝缘技术领域。建立电弧的等效电感模型；建立电弧的等效电容模型；建立剩余雪层电阻模型；得出雪层表面等效电导率值与覆雪水电导率值的关系式；依据等效动态电路模型建立KCL、KVL的拓扑约束方程；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；依据建立的等效电路模型中的元件参数及电弧发展判据和电弧发展速度判据进行循环迭代求解，直至电弧延伸长度达到绝缘子泄漏距离。本发明通过求解出临界闪络前电流的数值设置预警电流值，并与实时在线监测系统所收集到的泄漏电流值进行比对，当泄漏电流值达到预警电流值时报警。

技术领域

基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法，属于高压外绝缘技术领域。

背景技术

目前，为解决能源分布问题及提高利用率，国家大力发展高压输电线路，其线路电压等级越高，线路长度越长。截至目前，国内特高压（UHV）工程建成投运“十四交十二直”26项，核准、在建“两交三直”5项，每条线路都将横跨多省，这将导致输电线路会穿过各种复杂的气候地区，对线路安全运行造成隐患。在恶劣降雪天气，相邻绝缘子伞裙间隙易被积雪桥接，导致爬电距离无法得到有效利用。特别的是，在光照作用下雪层中的雪晶颗粒融化为液态水，积雪内的液态水含量逐渐增多，导致雪层电导率增大，进而泄漏电流增大，并在焦耳作用下加剧雪层融化，并使得部分雪层脱落产生空气间隙，在电压作用下间隙处首先产生电弧并逐渐发展延伸直至闪络，影响输电线路的安全运行。因此，为减少冰雪灾害对输电线路的影响，建立覆雪绝缘子闪络电弧发展的动态电路模型，得出闪络过程中泄漏电流的动态变化规律，对于输电线路覆冰雪闪络预警具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于严重覆雪绝缘子单电弧发展闪络的等效电路方法，当泄漏电流值达到预警电流值时报警并进行相应的操作，进而减少输电线路雪闪灾害。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该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。

优选的，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。

优选的，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：

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