[发明专利]一种谐波电压下避雷器等效持续运行电压选取方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统避雷器技术领域，是一种谐波电压下避雷器等效持续运行电压选取方法。

背景技术

与工频（50Hz）电压作用相比较，在高次谐波电压作用下，金属氧化物电阻片的极化电流较大，避雷器需要吸收更多的能量，产生较高的热量。因此，在谐波电压下运行的避雷器，设计与试验时，必须考虑谐波电压的作用，保证避雷器的热平衡。

实际工程中的避雷器承受的谐波电压是比较复杂的，包含多个谐波电压。在实验室里，几乎不可能模拟合成谐波对避雷器的作用。避雷器的相关标准（如GB/T 25083-2010±800kV直流系统用金属氧化物避雷器）规定了可以用计算的方法或通过特殊试验回路的方法确定谐波电压作用下避雷器等效持续运行电压即ECOV(Equivalent continuous operating voltage)。

发明内容

本发明的目的是采用傅里叶级数谐波分析的数学计算方法和试验来选取避雷器等效持续运行电压的一种方法。

    实现本发明的目的所采取的技术方案是：一种谐波电压下避雷器等效持续

运行电压的选取方法，是按一下方法步骤进行：

1）计算在合成谐波与单次谐波作用下避雷器所吸收的平均功率：

 a. 按下述傅里叶级数展开公式计算施加在避雷器上的非正弦周期电压：

   式中： u  非正弦周期电压，

 k  谐波次数，

 U_km  k次谐波电压的峰值，

ω₁  基波电压角频率，

φ_uk  k次谐波电压的初始角；

b．按下述傅里叶级数展开公式计算施加在避雷器上的非正弦周期电流：

式中： i   非正弦周期电流，

 k   谐波次数，

I_km  k次谐波电流的峰值，

ω₁  基波电流角频率，

φ_ik  k次谐波电流的初始角；

c．按下述公式计算任意时刻避雷器所吸收的瞬时功率，

      

    式中：P  任意时刻的瞬时功率；

 d．按下述公式计算一个周波T内的平均功率：

若不同频率的正弦电压与电流乘积的上述积分为零，即不产生平均功率；若相同频率的正弦电压与电流乘积的上述积分不为零，则避雷器的合成谐波的平均功率为各个单次谐波平均功率的代数和，即：

P=U₁I₁cosψ₁+ U₂I₂cosψ₂+… +…+U_kI_kcosψ_k +…

    式中：U_k=U_km/表示k次谐波电压的有效值，

I_k=I_km/表示k次谐波电流的有效值，

ψ_k=φ_uk-φ_ik 表示k次谐波电压与电流的相位差，

   也即 P=P₁+ P₂+… +…+ P_k+…

         式中P_k= U_kI_kcosψ_k  表示k次谐波的避雷器吸收的功率；

2）绘制设定温度下的避雷器频率-荷电率-平均功耗特性曲线：

进行试验测得避雷器在不同温度下的频率-荷电率q-平均功率P_k,q,t特性数据，并绘制不同温度下的避雷器频率-荷电率-平均功率特性数据表和/或频率-荷电率-平均功率特性曲线图；

3）选取避雷器在谐波电压下避雷器等效持续运行电压：

a．根据实际工程中避雷器的谐波电压分析的谐波电压峰值U_km和谐波次数k，计算各个谐波单独的荷电率q_k；