[发明专利]一种基于电容网络的避雷器在线监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种避雷器在线监测方法，尤其是涉及一种基于电容网络的避雷器在线监测方法。

背景技术

大气过电压是由雷电和雷击电力系统造成的，内部过电压是由电力系统内部的电磁能量的转换引起的。对于过电压通常采用过电压保护器进行防范，目前使用较为普遍的是氧化锌避雷器。避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备避雷器就是在线路或设备上人为地制造绝缘薄弱点即间隙装置，间隙的击穿电压比线路或设备的雷电冲击绝缘水平低，在正常运行电压下间隙处于隔离绝缘状态，在过电压下间隙被击穿接地，放电降压起到保护线路或设备绝缘的作用。

但随着避雷器在特定环境下的使用，金属氧化物避雷器的性能会慢慢变差，导致其性能变差的原因主要有以下两个：一是避雷器结构密封不严导致设备内部受潮，其特征量是系统正常运行电压下的阻性电流增大，基波量增大更为明显；二是氧化锌电阻片长期承受工频电压而逐渐老化，使其非线性特性变差，其特征量也是系统运行电压下的阻性电流增大。因此，检测金属氧化物避雷器运行是否正常的关键是正确确定泄漏电流中的阻性电流分量，即确定阻性电流的增量。

但由于周围带电设备以及被试避雷器自身存在的相间干扰，带电测试无法准确测得泄漏电流的阻性分量。使得测量值难以真实反映避雷器的性能状况,尤其是难以发现设备的早期故障。所以准确地消除实际运行条件下的干扰，得到它的阻性分量，尤为重要。

目前在国内的研究中，对氧化锌避雷器的电容数值计算大都只考虑了单相避雷器，简化了实际模型，将避雷器简单的看成是阻容并联的模型，而对三相避雷器的研究往往是通过简化分析法，仅仅得到一些定性的结论。不能根据实际运行条件，建立精确的有限元三维模型取得电容参数，再建立准确的电路网络，得到定量的结果。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种精确得到避雷器运行状态下的电流干扰分量，可以通过采用此方法技术对避雷器的运行状况进行有效监测，同时对电网运维人员提供准确的数据参考的一种基于电容网络的避雷器在线监测方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于电容网络的避雷器在线监测方法，其特征在于：改进传统的电容和电阻并联等效模型，将避雷器电极和法兰均作为导体分析，通过实验方法得到本体电阻和自电容的值，通过有限元方法得到其网络耦合互电容的参数，建立它们的自电容和互电容的等效电容网路，通过相关仿真软件，求得实际情况下的干扰电流。

具体包括以下步骤：

步骤1，获取避雷器及周边带电导体的参数，为了准确地求出避雷器每节的自电阻R，首先在实验室内对单节避雷器进行实验，通过直流实验，得到每节避雷器电阻的准确参数R。为了准确地求出避雷器阀片的自电容C，再对单节避雷器做交流加压实验，在前面得到的自电阻R的基础上，通过建立简单的R、C并联电路，代入实验所加载的电压，得到单相避雷器每节的自电容参数的值C；

步骤2，根据所要监测避雷器实际结构并基于有限元分析方法建立三相避雷器模型；

步骤3，根据步骤1和步骤2中得到的电阻和各个电容参数，根据避雷器结构和节数，建立相应的电路网络模型；

步骤4，根据步骤3得到的数据得到干扰分量，进而消除干扰部分，判断避雷器在实际运行条件下的状态。

本发明创造性的通过建立准确的等效电容网络，确定避雷器实际运行条件下的干扰电流的矢量，从源头上解决避雷器在线监测时运行状态难以判断的问题。

从物理意义上说，相间干扰也是外界带电体干扰的一种，而带电导体对避雷器本体的干扰影响，主要由以下几个方面来决定的：带电导体的自身尺寸大小；带电体和避雷器的空间距离；带电导体的电压等级；带电体与避雷器的相角关系。

针对上述的影响因素，本发明在计算导体耦合电容参数时，考虑建立三维有限元模型，并考虑了实际带母线的运行环境，虽然计算的工作量会大大增加，然而随着近年来大型计算机的发展，在进行有限元计算时，已经可以进行千万级单元复杂模型的计算，使得到的结果也是更合理和更精确的。

本发明的基于电容网络的避雷器在线监测方法，属于避雷器在线监测技术，其技术特征在于：根据避雷器结构及实际运行条件下的外部带电体的尺寸，针对实际避雷器的结构进行分析；将电极和避雷器法兰均看成其中的导体，建立一个精细的三相避雷器电容参数网络。