[發明專利]適用于氧化鋅避雷器的溫度分布計算方法及系統

在審

• 申請號: 202010631766.5
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111985075A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張丕沛;辜超;姚金霞;袁海燕;李杰;師偉;孫景文;李秀衛;孫艷迪;孫承海;王江偉
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06;G06F119/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種適用于氧化鋅避雷器的溫度分布計算方法及系統，本公開將陽光輻射與風速大小轉化為相應的邊界條件施加在溫度場仿真模型中，從而不需要進行周期長、誤差大的溫升試驗，就可以對外界環境因素影響下的特高壓避雷器溫度分布規律進行研究分析，為避雷器紅外測溫及故障診斷提供技術支持。

技術領域

本公開屬于高壓設備狀態檢測領域，涉及一種適用于氧化鋅避雷器的溫度分布計算方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

氧化鋅避雷器是特高壓變電站內重要過電壓防護設備，一般配置在GIS的主變及線路出線側。當避雷器內部電阻片出現受潮、劣化等現象時，會導致表面溫度特征的變化，從而可以通過紅外測溫手段對特高壓避雷器運行狀況進行診斷。

然而避雷器屬于電壓致熱型設備，具有發熱量小、表面溫升低的特點，且其表面溫度同樣受到外界環境因素的影響，例如光照強度、風力大小等，勢必會給紅外測溫及故障診斷帶來困難，若等待合適環境條件則降低工作效率，甚至不能及時發現缺陷，因此需要對外界環境因素影響下的特高壓避雷器內外部溫度分布特征進行研究。

傳統的避雷器溫升試驗通常在試驗大廳內進行，試驗周期長，誤差因素多，更無法真實模擬戶外現場運行環境，若能利用仿真軟件建立綜合考慮風速、陽光等多種因素影響的避雷器溫度場計算模型，便可快捷準確的對外界環境因素影響下的避雷器內外部溫度分布規律進行研究分析。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種適用于氧化鋅避雷器的溫度分布計算方法及系統，本公開將陽光輻射與風速大小轉化為相應的邊界條件施加在溫度場仿真模型中，從而不需要進行周期長、誤差大的溫升試驗，就可以對外界環境因素影響下的特高壓避雷器溫度分布規律進行研究分析，為避雷器紅外測溫及故障診斷提供技術支持。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種適用于氧化鋅避雷器的溫度分布計算方法，在溫度場計算過程中，將陽光輻射與風速大小轉化為相應的邊界條件施加在溫度場仿真模型中，進行計算，求解得到各個位置的溫度分布。

作為可選擇的實施方式，所述邊界條件包括避雷器外部與空氣的交界面施加對流邊界條件、避雷器向光側施加太陽輻射邊界條件，以及避雷器其余各部分交界面施加交界面連續邊界條件。

作為可選擇的實施方式，在溫度場計算過程前，還包括電場計算過程，具體包括：

(1-1)對避雷器的不同部位施加相應的電場邊界條件；

(1-2)對避雷器各部分的介電常數、電阻率進行賦值；

(1-3)對避雷器進行電場仿真計算，并利用仿真得到的電壓電流數據，計算泄漏電流發熱及介質損耗發熱量。

作為可選擇的實施方式，所述步驟(1-1)中，電場邊界條件包括：

均壓環、底座施加第一類邊界條件，其電位是已知量，均壓環電位為運行電壓，底座電位為0V；其余各部分交界面施加交界面連續邊界條件。

作為可選擇的實施方式，溫度場計算過程的具體步驟為：

(2-1)以電場計算得到的泄漏電流發熱及介質損耗發熱量作為熱源，避雷器在整個溫度場計算區域內滿足泊松方程；

(2-2)對避雷器的不同部位施加相應的熱傳導邊界條件；

(2-3)對避雷器各部分的導熱系數及其表面的對流換熱系數、輻射系數進行賦值；

(2-4)對避雷器進行溫度場仿真計算，求解得到各個位置的溫度分布。

一種適用于氧化鋅避雷器的溫度分布計算系統，包括：