[發明專利]一種通過改變均壓電容排布方式來優化避雷器電位分布的方法

有效

• 申請號: 202011622028.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112864808B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 谷山強;曹偉;吳鈺穎;萬帥;郭潔;譚進;劉新;劉子皓;杜雪松;王智凱
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;國網電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H01T4/20
• 分類號: H01T4/20
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

本發明公開了一種通過改變均壓電容排布方式來優化避雷器電位分布的方法，包括以下步驟：步驟1：搭建避雷器三維靜電場仿真計算模型；步驟2：利用有限元法計算避雷器在持續運行電壓下的各項數據；步驟3：依據避雷器原設計結構下的電位分布曲線，調整避雷器內部并聯均壓電容器的排布方式。本發明具備提高避雷器的運行可靠性，保障電力系統安全運行的優點，解決了避雷器單元局部電位分布極不均勻，局部電阻片的快速劣化的問題，適用于電力系統。

技術領域

本發明涉及雷電防護技術領域，具體為一種通過改變均壓電容排布方式來優化避雷器電位分布的方法。

背景技術

在電力系統中，避雷器是不可或缺的過電壓保護裝置。但由于超、特高壓避雷器外形尺寸較大、結構復雜，在較高的持續運行電壓下，大地和安裝點周圍的接地體、帶電體的雜散電容會使電阻片軸向電位分布嚴重畸變，靠近高壓端的電阻片承擔過高的持續運行電壓從而承受更大的電應力負荷，加之超、特高壓避雷器設計荷電率高，局部電阻片劣化更突出，嚴重影響避雷器運行可靠性和超特高壓系統的運行安全。所以必須采取有效的均壓措施改善避雷器電位、電場分布。隨著避雷器電阻片制造技術的進步，電阻片的固有特性變化較大，大多制造商生產的電阻片相對介電常數顯著降低，由1200降至500左右，因此受雜散電容影響更大、避雷器電位分布更加不均勻、局部荷電率更高，有效均壓需求更加急迫。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種通過改變均壓電容排布方式來優化避雷器電位分布的方法，解決了避雷器單元局部電位分布極不均勻，局部電阻片的快速劣化的問題，具備提高避雷器的運行可靠性，保障電力系統安全運行的優點。

(二)技術方案

為實現上述提高避雷器的運行可靠性的目的，本發明提供如下技術方案：

一種通過改變均壓電容排布方式來優化避雷器電位分布的方法，包括以下步驟：

步驟1：搭建避雷器三維靜電場仿真計算模型；

步驟2：利用有限元法計算避雷器在持續運行電壓下的各項數據；

步驟3：依據避雷器原設計結構下的電位分布曲線，調整避雷器內部并聯均壓電容器的排布方式。

優選地，所述步驟1中避雷器為帶有并聯均壓電容的交流無間隙氧化物避雷器。

優選地，所述步驟2中仿真計算中采用靜電場分析方法。

優選地，所述避雷器由多節單元串聯而成，避雷器高壓端裝有均壓環，低壓端裝有絕緣底座和金屬支架，避雷器部分單元內帶有并聯均壓電容，避雷器外套為瓷或有機復合材料。

優選地，所述步驟1具體為：依據避雷器實際安裝處的電磁環境，以及避雷器的實際結構、安裝底座和支架，搭建避雷器三維靜電場仿真計算模型。

優選地，所述避雷器部分單元內帶有并聯均壓電容，自高壓至低壓端依次排序編號為：1#單元、2#單元、3#單元。

優選地，所述步驟2具體為：根據空氣域尺寸和網格剖分尺寸，優化避雷器并聯均壓電容柱中電容器排布方式對避雷器進行電位仿真計算。

優選地，所述靜電場分析方法，滿足如下電磁場約束條件：

(1)電位φ的拉普拉斯方程為：

(2)其邊界條件為：

(3)在不同介質交界面上滿足：