確定防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓的方法與流程
2024-04-13 05:35:05
1.本發明涉及一種絕緣子的衝擊電壓分析方法，尤其涉及一種確定防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓的方法。
背景技術：
2.防雷絕緣子廣泛適用於在輸電網絡中，防雷絕緣子的性能分析是影響到輸電網絡穩定可靠運行的關鍵。
3.但是，由於大氣中存在嚴重的汙染，從而引起防雷絕緣子汙穢閃絡事故，而且汙穢閃絡事故發生範圍有逐漸增大且發生頻度逐漸提高的趨勢，從而為輸電網絡帶來嚴重的安全隱患以及經濟損失。
4.除了影響嚴重的汙穢閃絡事故外，雷害也是防雷絕緣子面臨的另外一個極大的問題，每年由雷擊引起的高壓輸電線路閃絡跳閘次數，約佔自然因素(即大氣汙染等)跳閘的65％-75％，然而，雖然對於如何避免雷害對防雷絕緣子的影響具有大量研究，但是，目前還沒有一種準確的方法對雷擊時防雷絕緣子的汙閃電壓進行確定，而且不能為後續預防措施提供準確的數據支持。
5.因此，為了解決上述技術問題，亟需提出一種新的技術手段。
技術實現要素：
6.有鑑於此，本發明提供的一種確定防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓的方法，能夠對防雷絕緣子在雷擊時的汙閃電壓進行準確確定，從而為防雷絕緣子的選型、設計提供準確的數據支持，而且對防雷絕緣子的防汙措施的制定提供準確的數據支持，確保電力網絡安全穩定運行。
7.本發明提供的一種確定防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓的方法，包括以下步驟：
8.s1.確定防雷絕緣子的避雷器段和絕緣段的分壓比ra；
9.s2.對防雷絕緣子施加模擬衝擊電壓，並確定出絕緣段的伏秒特性曲線模型；
10.s3.構建防雷絕緣子在標準雷電流衝擊下的電壓函數模型；
11.s4.基於電壓函數模型和伏秒特性曲線模型求解出防雷絕緣子絕緣段的電壓ua；
12.s5.求解出防雷絕緣子的避雷器段在雷電衝擊的電壓us：
13.us＝ra·
ua；
14.s6.對防雷絕緣子的避雷器段和絕緣段的電壓之和作為防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓。
15.進一步，步驟s2中，防雷絕緣子的絕緣段的伏秒特性曲線模型為：
16.其中，u1為防雷絕緣子的絕緣段在模擬衝擊電壓下隨時間衝擊時間t變化的端電壓，t為模擬電壓持續衝擊時間；a、b和c分別為伏秒特性曲線的擬合係數。
17.進一步，步驟s3中具體包括：
18.防雷絕緣子在標準雷電流衝擊下的電壓函數模型為：
19.u＝uξ(e-αt-e-βt
)；其中：u為非周期性衝擊電壓，u為電壓峰值，ξ為電壓係數，α為波尾時間常數，β為波頭時間常數。
20.進一步，步驟s4具體包括：
21.對防雷絕緣子兩次施加模擬衝擊電壓，得到兩個伏秒特性曲線模型f
vt1
和f
vt2
；其中：
22.構建防雷絕緣子絕緣段的電壓ua的計算方程：
23.min(f
vt1
(t)，f
vt2
(t))＝uξ(e-αt-e-βt
)；對計算方程進行求解，
24.得到的u即為防雷絕緣子絕緣段的電壓ua。
25.本發明的有益效果：通過本發明，能夠對防雷絕緣子在雷擊時的汙閃電壓進行準確確定，從而為防雷絕緣子的選型、設計提供準確的數據支持，而且對防雷絕緣子的防汙措施的制定提供準確的數據支持，確保電力網絡安全穩定運行。
附圖說明
26.下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：
27.圖1為本發明的流程圖。
具體實施方式
28.以下進一步對本發明做出詳細說明：
29.本發明提供的一種確定防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓的方法，包括以下步驟：
30.s1.確定防雷絕緣子的避雷器段和絕緣段的分壓比ra；
31.s2.對防雷絕緣子施加模擬衝擊電壓，並確定出絕緣段的伏秒特性曲線模型；
32.s3.構建防雷絕緣子在標準雷電流衝擊下的電壓函數模型；
33.s4.基於電壓函數模型和伏秒特性曲線模型求解出防雷絕緣子絕緣段的電壓ua；
34.s5.求解出防雷絕緣子的避雷器段在雷電衝擊的電壓us：
35.us＝ra·
ua；
36.s6.對防雷絕緣子的避雷器段和絕緣段的電壓之和作為防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓；通過本發明，能夠對防雷絕緣子在雷擊時的汙閃電壓進行準確確定，從而為防雷絕緣子的選型、設計提供準確的數據支持，而且對防雷絕緣子的防汙措施的制定提供準確的數據支持，確保電力網絡安全穩定運行。
37.本實施例中，步驟s2中，防雷絕緣子的絕緣段的伏秒特性曲線模型為：
38.其中，u1為防雷絕緣子的絕緣段在模擬衝擊電壓下隨時間衝擊時間t變化的端電壓，t為模擬電壓持續衝擊時間；a、b和c分別為伏秒特性曲線的擬合係數，上述伏秒特性曲線為通過向防雷絕緣子施加模擬衝擊電壓時進行擬合得到。
39.本實施例中，步驟s3中具體包括：
40.防雷絕緣子在標準雷電流衝擊下的電壓函數模型為：
41.u＝uξ(e-αt-e-βt
)；其中：u為非周期性衝擊電壓，u為電壓峰值，ξ為電壓係數，α為波尾時間常數，β為波頭時間常數。
42.本實施例中步驟s4具體包括：
43.對防雷絕緣子兩次施加模擬衝擊電壓，得到兩個伏秒特性曲線模型f
vt1
和f
vt2
；其中：該表達式說明f
vt1
和f
vt2
所表徵的伏秒特性曲線的表達式與上述的伏秒特性曲線的表達式是相同的，其中，f
vt1
表示的防雷絕緣子的保護間隙的伏秒特性曲線，f
vt1
為防雷絕緣子沿面絕緣伏秒特性曲線；在具體的實例中：
[0044][0045]
構建防雷絕緣子絕緣段的電壓ua的計算方程：
[0046]
min(f
vt1
(t)，f
vt2
(t))＝uξ(e-αt-e-βt
)；對計算方程進行求解，
[0047]
得到的u即為防雷絕緣子絕緣段的電壓ua，在求解時，採用現有的迭代求解法進行求解，在此不對其求解過程進行贅述；其中，在標準雷電衝擊時，ζ、α和β分別為1.03725、0.0146591和2.4689。
[0048]
以0.05mg/cm2汙穢為例，計算所得閃絡電壓為92.65kv，實際值為95.17kv，誤差僅為-2.65％。
[0049]
最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
技術特徵：
1.一種確定防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓的方法，其特徵在於：包括以下步驟：s1.確定防雷絕緣子的避雷器段和絕緣段的分壓比r
a
；s2.對防雷絕緣子施加模擬衝擊電壓，並確定出絕緣段的伏秒特性曲線模型；s3.構建防雷絕緣子在標準雷電流衝擊下的電壓函數模型；s4.基於電壓函數模型和伏秒特性曲線模型求解出防雷絕緣子絕緣段的電壓u
a
；s5.求解出防雷絕緣子的避雷器段在雷電衝擊的電壓u
s
：u
s
＝r
a
·
u
a
；s6.對防雷絕緣子的避雷器段和絕緣段的電壓之和作為防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓。2.根據權利要求1所述確定防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓的方法，其特徵在於：步驟s2中，防雷絕緣子的絕緣段的伏秒特性曲線模型為：其中，u1為防雷絕緣子的絕緣段在模擬衝擊電壓下隨時間衝擊時間t變化的端電壓，t為模擬電壓持續衝擊時間；a、b和c分別為伏秒特性曲線的擬合係數。3.根據權利要求2所述確定防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓的方法，其特徵在於：步驟s3中具體包括：防雷絕緣子在標準雷電流衝擊下的電壓函數模型為：u＝uξ(e-αt-e-βt
)；其中：u為非周期性衝擊電壓，u為電壓峰值，ξ為電壓係數，α為波尾時間常數，β為波頭時間常數。4.根據權利要求3所述確定防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓的方法，其特徵在於：步驟s4具體包括：對防雷絕緣子兩次施加模擬衝擊電壓，得到兩個伏秒特性曲線模型f
vt1
和f
vt2
；其中：構建防雷絕緣子絕緣段的電壓u
a
的計算方程：min(f
vt1
(t)，f
vt2
(t))＝uξ(e-αt-e-βt
)；對計算方程進行求解，得到的u即為防雷絕緣子絕緣段的電壓u
a
。
技術總結
本發明提供的一種確定防雷絕緣子的雷電衝擊汙閃電壓的方法，包括以下步驟：S1.確定防雷絕緣子的避雷器段和絕緣段的分壓比r
技術研發人員：張志勁 喬新涵 蔣正龍 蔣興良 胡建林 胡琴 鄭華龍
受保護的技術使用者：國網湖南省電力有限公司防災減災中心
技術研發日：2022.11.28
技術公布日：2023/3/28