金属氧化物避雷器在陡波下的试验与模型分析_图文

1、 李志兵 ， 颜湘莲 ， 王浩， 等 金属氧化物避雷器在陡波下的试验与模型分析 图 陡波模型 东芝提出的 图 无残压情形下的电源侧和负载侧电压 图 产生 的试验回路 值残压情况下发生单次击穿的情形进行仿真计算 。 当 计算得到的 负载侧无残压时 ， 电源侧 和 末端电压波形如图 所示， 电源侧电压 峰值为 标幺值 ， 末端电压峰值为 （ ， 。若 为 基准值为 下文同 ） ， 负载侧 ， 残压取电源侧电压的反相峰值 ， 则仿真结果见图 电源侧电压峰值为 ， 末端电压峰值达 ） 。 到 标幺值为 （ 由此， 为研究较严重 情形下的 抑 制效果 ， 将 对 安装在 末端开路处 ， 负 载侧有反 相

2、 峰 值 残 压 的 情 形 进 行 计 算 ， 分 析 对 电源侧电压和 末端电压的影响 。 ） 避雷器模型及参数 选用 额定 罐式 的主要参数 ： 持续运行电压为 直流 电压为 ， ， 参考电压 ， 雷电冲击电流 残 压 。 根据 阀片在 雷电波下 采用 残压为 ， 片阀片串联组成单柱 图 反相峰值残压下的电源侧和负载侧电压 高电压技术 ， （ ） 芯体。 结合 利用上 推荐模型和东芝提出模型 ， 述参数 ， 建立避雷器的陡波仿真模型 。 （ ） 推荐模型 因 且 模型与 模型基本原理类似 ， 存在一定缺陷 ， 故以 模型为例进行仿真计算 。 根据图 中的模型计算方法 ， 得到各参数初始

3、值 ， ， ， ， 参数校正后 ， ， 。 非线性电阻 和 的伏安特性列于表 （ ） 东芝提出模型 由于东芝公司提出的 能量模型参数计算 过于繁琐 ， 缺乏阀片在陡波下的电压 、 电流和能量等 该模型难以得到应用 。 试验结果 ， 本文用图 中的 计算模型对 的抑 ， 制作用进行仿真， 模型参数取 ， 假定 ， （ 模型的固有电容 ） ， 有 由图中试验得到的阀片在陡波下 ） ， 。 的伏安特性构成 （ 见表 ） 计算结果分析 采用建立的 仿真计算了安装 模型， 后的 与图 电源侧和 开路处的电压 ， 中的 如图 相应电压波形进行比较 ， 所示， 电源侧电 压峰值降到了 ， 末端电压峰值降到了

4、 ） ， 标幺值为 加装 电压波的陡度和 （ 后， 幅值都得到了限制 。 同样， 应用东芝提出的 对 模型， 电源 侧电压 、 末 端 电 压 和 电流进行了仿真计 ， 算， 波形比较见图 电源侧电压 、 末端电压 ） 。 峰值分别降到了 标幺值为 和 （ 图 给出 模型与东芝模型的计算结果比 图中波形表明种模型下的 较， 对 末端过 电压的抑制效果 （ 电压峰值 ） 基本一致 ， 东芝模型计 算得到的电压频率稍高 ， 频率 电流的幅值大 、 高， 电源侧电压峰值略高于 模型的计算结果 。 大量的仿真计算表明 ， 模型参数的计算公 式来源于 经 验 ， 其 计 算 结 果 的 准 确 性 需

5、试 验 验 证。 因缺乏 计算中东芝模型的电容值 实 测 数 据 ， 电容对计算结果的影响较大 ， 若电容值较 是假定的 ， 小， 则甚至可能出现 不能抑制 。 可见， 模型参数取值对计算结果至关重要 ， 在后续的试验 和仿真中 ， 应通过精确计算或实测得到模型参数 。 图 东芝模型下的电压波形比较 图 模型下的电压波形比较 李志兵 ， 颜湘莲 ， 王浩， 等 金属氧化物避雷器在陡波下的试验与模型分析 对 的抑制作用需试验验证 。 ） 对 在陡波下的阀片特性试验及其计算 模型进行了初步探索 ， 拟进一步研制波前时间 并建立更实用的 的陡波源进行阀片试验 ， 陡波模型 ， 在 试验回路上开展 抑

6、 以验证仿真结果和完善仿真模型 ， 制 的试验 ， 试验研究和仿真计算 对 的抑制作用 。 参考文献 ， ： ， ： ， ， ： ， 陈维江 ， 颜湘莲 ， 孙岗， 等 气体绝缘开关设备中 特 快 速 瞬 态 过 ： 电压特性研究的新进展 中 国 电 机 工 程 学 报 ， ， （ ） ， ， ， ， ， （ ） ： 图 种模型的计算结果比较 岳功昌 ， 刘卫东 ， 陈维江 ，等 气 体 绝 缘 开 关 设 备 中 特 快 速 瞬 态 中 国 电 机 工 程 学 报， 过电压 的 全 过 程 测 量 方 法 ， （ ） ： ， ， ， （ ） ： ， ， ， ， ，等 殷 禹 刘 石 时 卫

7、东 特 快 速 瞬 态 过 电 压 发 生 （ ） ： 器 中国电机工程学报 ， ， ， ， ， ， ， （ ） ： 戴 敏 ， 谷定燮 ， 孙 岗， 等 特 高 压 气 体 绝 缘 开 关 设 备 特 快 速 瞬态过电压的 试 验 回 路 研 究 中 国 电 机 工 程 学 报 ， ， （ ） ： ， ， ， ： ， ， （ ） 陈维江 ， 李志兵 ， 孙 岗， 等 特 高 压 气 体 绝 缘 开 关 设 备 中 特 快 速瞬态过电压 特 性 的 试 验 研 究 中 国 电 机 工 程 学 报 ， ， （ ） ： ， ， ， （ ） ： ， ， ， ， ， （ ） ， ： ， ： 项祖涛 ，

8、 刘卫东 ， 钱家骊 ，等 磁 环 抑 制 中 特 快 速 暂 态 过 电 ： 压的模拟试验 和 仿 真 中 国 电 机 工 程 学 报， ， （ ） 。 ， ， ， ， 表 和 的伏安特性 ） 表 的伏安特性 （ ） （ 结论 ） 用 陡 波 电 流 源 对 阀片进行了残压试 ， 波前时间范围为 试验发现阀片电压 验， 存在过冲现象 ， 阀片在陡波下的残压较标准雷电波 下的残压高 左右。 ） 用 和东芝提出的 陡波模型对 表明 试验回路进行了仿真计算 ， 模型 参数的取值对计算结果有较大影响 ， 安装 高电压技术 李志兵 男， 博士生 ， 高工 ， ， （ ） （ ） ： ， 车文俊 ， 张

9、晓星 ， 李明刚 ， 等， 型和瓷套型避雷器 （ ） ： 研发综述 高电压技术 ， ， 。 ， ， ， ， （ ） ： ， 杨 庆 ， 郑哲人， 司马文霞， 等 避 雷 器 对 具 有 混 沌 效 应 铁 磁 谐 （ ） ： 振过电压的影响 高电压技术 ， ， ， ， ， ， （ ） ： ， 何金良 ， 刘俊， 胡军， 等 电力系统避雷器用 压敏电阻 （ ） ： 研究进展 高电压技术 ， ， ， ， ， ， （ ） ： ， 吴维韩 ， 何金良 ， 高 玉 明 金 属 氧 化 物 非 线 性 电 阻 特 性 和 应 用 清华大学出版社 ， 北京 ： 。 ， ， ， ： ， 张桂红 ， 郭洁， 徐

10、燕飞， 等 金 属 氧 化 物 避 雷 器 陡 波 下 模 型 的 （ ） ： 准确性分析 高电压技术 ， ， ， ， ， ， ， （ ） ： ， ， ， ， ， ， ） ： ， （ 何忠华 金属氧化 物 避 雷 器 在 陡 冲击电流波作用下的响应特 性 能源部电力科学研究院 ， 北京 ： ， ： ， ， 曹红岩 樊 力 利用陡波冲击 电 流 发 生 器 研 究避雷器阀片的 （ ） ： 残压及过冲 电磁避雷器 ， ， ， （ ） ： ， ， （ ） ： ， ， （ ） ： ， 小岛宗次 ， 尺 弘 一， 菅雅弘 ， 等 酸 化 亚 铅 形 避 雷 器 能 量 ） ： 模型 ， ， （ ， ， ） ： ， ， （ ， ， ， ， （ ） ： ， ， 交流无间隙金属氧化物避雷器 ， 主要从事高压开关 和 串 补 设 备 研 制 ， 中 研究等 ： 颜湘莲 女， 博士 ， 电弧试验与建 研究 方 向 为 电 力 系 统 过 电