一種配網避雷器給定置信水平下非限制性預期運行壽命評估方法
2023-06-28 13:29:16
專利名稱：一種配網避雷器給定置信水平下非限制性預期運行壽命評估方法
技術領域：
判斷電氣設備的使用壽命是電力系統資產管理的重要部分，也是評估電力系統能否安全運行的判據之一。然而電氣設備的壽命終結往往是電力系統的主觀判斷，因為設備出現故障很可能由很多偶然因素造成。配網避雷器的功能是為了保護其他設備，如果它失於保護，那麼其應用則毫無價值，同時會造成成本更高的被保護設備的損壞。因此，評估避雷器的可靠性，即在一個給定的置信水平下，評估避雷器長期無故障預期運行壽命具有重要意義。
背景技術：
計算配網用避雷器預期運行壽命，是為了驗證配網用避雷器在某具體的配網系統內限制雷電過電壓時，其工作的可靠性。如果具有一定置信水平P的配網用避雷器預期運行壽命為N年，N值應該不低於技術條件的規定值，則配網用避雷器保護配電系統是可靠的。目前我國有關電氣設備的使用壽命還未建立相關標準，也尚未對此作出任何規定。本方法通過監測分析判斷配網用避雷器使用壽命的決定性因素為雷電過電壓，繼而介紹配網用避雷器擁有的雷電放電能力資源和雷電引起架空線路過電壓消耗的一次避雷器雷電放電能力資源的計算路線、步驟和方法。至今未有在一個給定的置信水平下，評估避雷器長期無故障預期運行壽命的較為準確的評估方法。
發明內容
本發明的目的，就是提供一種在給定置信水平下，較為可信的配網避雷器預期運行壽命評估方法。本評估方法，包含以下步驟步驟一監測一年內避雷器安裝點處的非限制性雷電過電壓幅值，統計其分布；步驟二 計算一年內避雷器雷電衝擊放電能力資源消耗的統計分布；步驟三計算避雷器限制雷電過電壓的預期壽命。進一步的實施方式見實施例。有益效果配網避雷器的功能是為了保護其他設備，如果它失於保護，那麼其應用則毫無價值，同時會造成成本更高的被保護設備的損壞。因此，評估避雷器的可靠性，即在一個給定的置信水平下，評估避雷器長期無故障預期運行壽命具有重要意義。
圖1是雷擊無限長導線的電流波-當雷直擊於無限長導線的A點時，A點的直擊雷過電壓計算示意圖；圖2是圖解法求架空線路的雷擊通過避雷器的電流幅值示意圖；圖3是電流積分求電荷量值示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。本評估方法，包含以下步驟步驟一監測一年內避雷器安裝點處的非限制性雷電過電壓幅值，統計其分布；步驟二 計算一年內避雷器雷電衝擊放電能力資源消耗的統計分布；步驟三計算避雷器限制雷電過電壓的預期壽命。所述的步驟一的電壓幅值通過以下監測和計算得到1、配網用避雷器安裝點處非限制性雷電過電壓幅值的統計分布計算避雷器安裝點處非限制性雷電過電壓的統計分布，應包括在避雷器安裝點處非限制性雷電過電壓的幅值、波形及每年雷電過電壓次數的統計數據，即各自的數學期望 Z，和標準偏差(Ok)0考慮的因素應包括線路非限制性雷電過電壓所在地區的雷電日水平、落雷密度、 線路防雷設計、進線段防雷設計、變電站的設備布置、運行方式以及變電站所處的地形等。1. 1配網架空線路直擊雷過電壓幅值統計(1)配網架空線路直擊雷過電壓幅值的計算由於配網架空線多無屏蔽，雷直擊導線的概率比較大，而且幅值也比較高。當雷直擊於無限長導線的A點時(如圖1所示)，A點的直擊雷過電壓為11 ^1H (kV)------------------------------------------(式 1)其中i——雷電通道主放電電流幅值(kA)；Z——線路波阻抗(Ω)。(2)配網架空線路每年每一百公裡平均直擊雷擊次數計算配網一般高度架空線路每年每一百公裡平均直擊雷擊次數N1為M = χχ^-χ100χ7'= ^xhxT---------------------------------(式幻
1000其中，γ——每雷電日每平方公裡的平均對地落雷次數。IOh——線路的等值受雷寬度，h為線路的平均高度，單位m ；T——當地年平均雷電日數。(3)雷直擊架空導線的耐雷水平配網線路絕緣子的閃絡電壓不高，如IOkV線路絕緣子的雷電衝擊閃絡電壓大約為75kV，若即取臨界值Ua = 75kV，波阻抗Z = 300 Ω時，通過式1得到架空線路直擊雷時， 架空線路的耐雷水平I1 = lkA。1. 2配網架空線路雷擊線路塔頂時導線上的感應雷過電壓統計當雷擊架空線路塔頂或附近地面時，會在架空線路的三相導線上出現感應過電壓，感應過電壓包括靜電感應分量和電磁感應分量，通常由於主放電通道和導線互相垂直， 所以電磁感應分量不大，靜電分量起主要作用。
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(1)雷擊架空線路塔頂時，架空導線上雷電感應過電壓計算雷擊架空線路塔頂時，架空導線上雷電感應過電壓計算公式為Uc =1-^----------------------------------------------------(式 3)
2.6其中，I——雷電通道主放電電流幅值(kA)；hd——架空線路導線高度(m)；(2)配網架空線路每年每一百公裡平均塔頂雷擊次數計算配網架空線路每年每一百公裡平均塔頂雷擊次數隊為N2 = γ XTXgXh = gX^---------------------------------------(式 4)其中，h——線路的平均高度(m)；g——擊杆率=雷擊杆塔頂部(及其直接附近的避雷線)的次數/雷擊線路總次數。(3)雷擊線路塔頂的耐雷水平當雷擊線路塔頂時，塔頂電位為Ut =I (Re +^)---------------------------------------------(式 5)
2.6其中，Re——杆塔衝擊接地電阻，Ω ；Lt-杆塔電感，μΗ;架空導線上的感應電壓為(式3)；線路絕緣子上的電壓為^=/(^+^- ------------------------------------------(式 6)
2.6 2.61. 3雷擊配網架空線路外時導線上感應雷過電壓(1)雷擊配網架空線路外時，導線上感應雷過電壓幅值計算雷擊架空線路外的地面時，會在架空線路的三相導線上出現感應過電壓。雷電感應過電壓計算公式U1 =25^^-------------------------------------------------(式 7)
I其中，I——雷電通道主放電電流幅值(kA)；hd——架空線路導線高度(m)；1——雷擊點與導線的垂直距離(m)。(2)配網架空線路每年每一百公裡因雷擊架空線路外導線上出現感應雷過電壓的次數計算配網架空線路每年每一百公裡因雷擊架空線路外導線上出現感應雷過電壓的次數N3,假設地閃次數為N，則N3 = kXN，其中k e (0，1)，N = nXS，其中η表示地閃密度，次 /km2 ·年，S表示計算區域的面積，km2。1. 4雷電流幅值概率統計(避雷器安裝點處的非限制性雷電過電壓幅值)通過雷電流幅值累積概率數據，用最小二乘法擬合出正、負極性雷綜合後的雷電流幅值累積概率的表達式
權利要求
1.一種配網避雷器給定置信水平下非限制性預期運行壽命評估方法，包含以下步驟 步驟一監測一年內避雷器安裝點處的雷電過電壓幅值，統計其分布；步驟二 計算一年內避雷器雷電衝擊放電能力資源消耗的統計分布； 步驟三計算避雷器給定置信水平下非限制性限制雷電過電壓的預期壽命。
2.根據權利1所述的配網避雷器給定置信水平下非限制性預期運行壽命評估方法，其特徵是所述的步驟一的電壓幅值通過以下步驟得到1)配網用避雷器安裝點處非限制性雷電過電壓幅值的統計分布 1. 1配網架空線路直擊雷過電壓幅值統計(1)配網架空線路直擊雷過電壓幅值的計算當雷直擊於無限長導線的A點時，A點的直擊雷過電壓為
3.根據權利1所述的配網避雷器給定置信水平下非限制性預期運行壽命評估方法，其特徵是所述的步驟二一年內配網用避雷器雷電放電能力資源消耗的統計包括2)配網避雷器一年內消耗的雷電衝擊放電能力一能量值和電荷量值資源等於
4.根據權利3所述的配網避雷器給定置信水平下預期運行壽命評估方法，其特徵是 所述的步驟三計算避雷器給定置信水平下非限制性限制雷電過電壓的預期壽命包括 3)確定配網用避雷器雷電過電壓下的預期運行壽命配網用避雷器雷電過電壓的預期壽命由式13確定
全文摘要
一種配網避雷器給定置信水平下非限制性預期運行壽命評估方法步驟一監測一年內避雷器安裝點處的雷電過電壓幅值，統計其分布；步驟二計算一年內避雷器雷電衝擊放電能力資源消耗的統計分布；步驟三計算避雷器給定置信水平下非限制性限制雷電過電壓的預期壽命。本方法通過分析決定配網用避雷器使用壽命的決定性因素為雷電過電壓，繼而介紹配網用避雷器擁有的雷電放電能力資源和雷電引起架空線路過電壓消耗的一次避雷器雷電放電能力資源的計算路線和方法，最後通過簡化的參數和方法計算配網用避雷器預期運行壽命。
文檔編號G01R31/00GK102175936SQ20111002137
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者萬克, 左中秋, 彭發東, 彭向陽, 梁菊霞, 湯霖, 熊易, 王保山, 賈錦朝, 陳立, 雷曉燕 申請人:廣東電網公司電力科學研究院