[發(fā)明專利]一種基于MATLAB的分析避雷器伏安特性的方法

有效

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• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN110287503B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童歆;李勁彬;張致;蔣紫薇;甘鵬程;張哲維;袁佳歆;汪濤;陳雋;胡然;全江濤;白堯;諶立坤;胡傲;熊至祺
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院;武漢大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01R31/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 胡盛登

本發(fā)明提供一種基于MATLAB的分析避雷器伏安特性的方法，基于MATLAB軟件，以±1100kV昌吉換流站中GRTS的MXE?T 1.59/58/8.77避雷器數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行38柱避雷器并聯(lián)仿真；以U1mA＝47kV作為最低界限伏安特性曲線，然后不斷增大U1mA的值，看受否滿足避雷器電流不均勻系數(shù)小于1.1的要求，將滿足要求的曲線構(gòu)成一個(gè)集合，最后得到一個(gè)避雷器伏安特性曲線的帶狀區(qū)域。然后計(jì)算電流為20mA時(shí)，該帶狀區(qū)域的電壓的最大差值百分率，仿真得到的結(jié)果對實(shí)際工程中避雷器的相關(guān)伏安特性實(shí)驗(yàn)有指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于MATLAB的分析避雷器伏安特性的方法。

背景技術(shù)

目前，我國±1100kV特高壓直流輸電工程建設(shè)正在穩(wěn)步推進(jìn)，特高壓直流系統(tǒng)用金屬氧化物避雷器是直流輸電系統(tǒng)過電壓保護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備，用以限制工程中出現(xiàn)的雷電過電壓和各種因操作及故障引起的暫態(tài)過電壓，對整個(gè)工程絕緣水平的確定起著決定性的作用。與交流系統(tǒng)相比，直流系統(tǒng)尤其是±1100kV特高壓直流系統(tǒng)中使用的避雷器種類繁多。根據(jù)安裝位置不同，直流系統(tǒng)用避雷器可分為閥避雷器、橋避雷器、平波電抗器避雷器、直流母線避雷器、直流線路避雷器等多種避雷器。避雷器多用于吸收線路中的能量，保證線路的正常運(yùn)行。由于直流系統(tǒng)可能出現(xiàn)較大能量的過電壓，因此直流避雷器需要足夠大的通流容量。在直流避雷器實(shí)際設(shè)計(jì)中，上述各種類型的直流避雷器除平波電抗器避雷器外，往往都采用多柱ZnO閥片并聯(lián)的方法，以滿足高通流能量的要求以及降低被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平。

避雷器一般是采用相同型號的多柱避雷器進(jìn)行并聯(lián)，因此，當(dāng)避雷器吸收能量時(shí)，能量在各柱避雷器間的均勻分配就是多柱并聯(lián)避雷器穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問題之一。若避雷器間電流分布不均勻，會(huì)使得大部分電流從某一柱避雷器通過，加速該柱ZnO閥片的老化甚至擊穿，在限制過電壓時(shí)會(huì)造成能量分配嚴(yán)重不均勻，使閥片柱過熱損壞。為避免電流分配不均使某一柱避雷器閥片吸收能量過大損壞，必須嚴(yán)格控制多柱并聯(lián)避雷器的電流分布不均勻系數(shù)。GB/T22389—2010規(guī)定，判斷多柱并聯(lián)避雷器均流特性優(yōu)劣的方法為測試通過單柱100～1000A的雷電沖擊電流下的不均勻系數(shù)不大于1.1。

避雷器的制造工藝會(huì)影響避雷器的伏安特性，為保證避雷器吸收能量的特性，則必須使能量在避雷器間均勻分布。

對于如何在滿足不均勻系數(shù)小于1.1前提下的避雷器伏安特性的U1mA的差值為多少？20mA下的殘壓U20mA為多大？知道這些數(shù)值后就可以指導(dǎo)實(shí)際工程中的避雷器加壓實(shí)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種基于MATLAB的分析避雷器伏安特性的方法，基于MATLAB軟件，進(jìn)行38柱避雷器并聯(lián)仿真，基于仿真結(jié)果能夠分析計(jì)算出電流為20mA下對應(yīng)最低界限的伏安特性曲線和最高界限的伏安特性曲線的電壓的差值百分率。以該差值百分率數(shù)值來指導(dǎo)實(shí)際工程實(shí)際中的加壓實(shí)驗(yàn)，防止因?yàn)楸芾灼麟娏鞑痪鞫ā?/p>

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于MATLAB的分析避雷器伏安特性的方法,包括以下具體步驟，

通過MATLAB里的SIMULINK仿真功能建立避雷器伏安特性分析仿真模型，所述避雷器伏安特性分析仿真模型包括操作沖擊電流發(fā)生器(A)以及38柱避雷器并聯(lián)部分(B)；

設(shè)最大值電流和最大值電壓組成的點(diǎn)為A點(diǎn)，依據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用中的38柱避雷器U1mA數(shù)據(jù)，以U1mA＝47kV為U1mA的最小值，伏安特性曲線通過(1mA，47kV)和A點(diǎn)，調(diào)整指數(shù)模型中的指數(shù)值，組成伏安特性曲線，以該條曲線為伏安特性曲線帶狀區(qū)域中的最低界限的伏安特性曲線，所述指數(shù)模型為U＝CI^α，式中I為通過閥片的電流；C為與材料有關(guān)的常數(shù)；U為閥片兩端的電壓；α為非線性系數(shù)，其值在0～1之間；

增大U1mA的值，構(gòu)成新的(1mA，U1mA)點(diǎn)，然后聯(lián)立A點(diǎn)，調(diào)整指數(shù)模型中的指數(shù)值，構(gòu)成新的伏安特性曲線；