專利名稱：一種配網(wǎng)避雷器給定置信水平下非限制性預(yù)期運(yùn)行壽命評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
判斷電氣設(shè)備的使用壽命是電力系統(tǒng)資產(chǎn)管理的重要部分，也是評(píng)估電力系統(tǒng)能否安全運(yùn)行的判據(jù)之一。然而電氣設(shè)備的壽命終結(jié)往往是電力系統(tǒng)的主觀判斷，因?yàn)樵O(shè)備出現(xiàn)故障很可能由很多偶然因素造成。配網(wǎng)避雷器的功能是為了保護(hù)其他設(shè)備，如果它失于保護(hù)，那么其應(yīng)用則毫無(wú)價(jià)值，同時(shí)會(huì)造成成本更高的被保護(hù)設(shè)備的損壞。因此，評(píng)估避雷器的可靠性，即在一個(gè)給定的置信水平下，評(píng)估避雷器長(zhǎng)期無(wú)故障預(yù)期運(yùn)行壽命具有重要意義。
背景技術(shù)：
計(jì)算配網(wǎng)用避雷器預(yù)期運(yùn)行壽命，是為了驗(yàn)證配網(wǎng)用避雷器在某具體的配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)限制雷電過(guò)電壓時(shí)，其工作的可靠性。如果具有一定置信水平P的配網(wǎng)用避雷器預(yù)期運(yùn)行壽命為N年，N值應(yīng)該不低于技術(shù)條件的規(guī)定值，則配網(wǎng)用避雷器保護(hù)配電系統(tǒng)是可靠的。目前我國(guó)有關(guān)電氣設(shè)備的使用壽命還未建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，也尚未對(duì)此作出任何規(guī)定。本方法通過(guò)監(jiān)測(cè)分析判斷配網(wǎng)用避雷器使用壽命的決定性因素為雷電過(guò)電壓，繼而介紹配網(wǎng)用避雷器擁有的雷電放電能力資源和雷電引起架空線路過(guò)電壓消耗的一次避雷器雷電放電能力資源的計(jì)算路線、步驟和方法。至今未有在一個(gè)給定的置信水平下，評(píng)估避雷器長(zhǎng)期無(wú)故障預(yù)期運(yùn)行壽命的較為準(zhǔn)確的評(píng)估方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是提供一種在給定置信水平下，較為可信的配網(wǎng)避雷器預(yù)期運(yùn)行壽命評(píng)估方法。本評(píng)估方法，包含以下步驟步驟一監(jiān)測(cè)一年內(nèi)避雷器安裝點(diǎn)處的非限制性雷電過(guò)電壓幅值，統(tǒng)計(jì)其分布；步驟二 計(jì)算一年內(nèi)避雷器雷電沖擊放電能力資源消耗的統(tǒng)計(jì)分布；步驟三計(jì)算避雷器限制雷電過(guò)電壓的預(yù)期壽命。進(jìn)一步的實(shí)施方式見(jiàn)實(shí)施例。有益效果配網(wǎng)避雷器的功能是為了保護(hù)其他設(shè)備，如果它失于保護(hù)，那么其應(yīng)用則毫無(wú)價(jià)值，同時(shí)會(huì)造成成本更高的被保護(hù)設(shè)備的損壞。因此，評(píng)估避雷器的可靠性，即在一個(gè)給定的置信水平下，評(píng)估避雷器長(zhǎng)期無(wú)故障預(yù)期運(yùn)行壽命具有重要意義。


圖1是雷擊無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線的電流波-當(dāng)雷直擊于無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線的A點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)的直擊雷過(guò)電壓計(jì)算示意圖；圖2是圖解法求架空線路的雷擊通過(guò)避雷器的電流幅值示意圖；圖3是電流積分求電荷量值示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本評(píng)估方法，包含以下步驟步驟一監(jiān)測(cè)一年內(nèi)避雷器安裝點(diǎn)處的非限制性雷電過(guò)電壓幅值，統(tǒng)計(jì)其分布；步驟二 計(jì)算一年內(nèi)避雷器雷電沖擊放電能力資源消耗的統(tǒng)計(jì)分布；步驟三計(jì)算避雷器限制雷電過(guò)電壓的預(yù)期壽命。所述的步驟一的電壓幅值通過(guò)以下監(jiān)測(cè)和計(jì)算得到1、配網(wǎng)用避雷器安裝點(diǎn)處非限制性雷電過(guò)電壓幅值的統(tǒng)計(jì)分布計(jì)算避雷器安裝點(diǎn)處非限制性雷電過(guò)電壓的統(tǒng)計(jì)分布，應(yīng)包括在避雷器安裝點(diǎn)處非限制性雷電過(guò)電壓的幅值、波形及每年雷電過(guò)電壓次數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，即各自的數(shù)學(xué)期望 Z，和標(biāo)準(zhǔn)偏差(Ok)0考慮的因素應(yīng)包括線路非限制性雷電過(guò)電壓所在地區(qū)的雷電日水平、落雷密度、 線路防雷設(shè)計(jì)、進(jìn)線段防雷設(shè)計(jì)、變電站的設(shè)備布置、運(yùn)行方式以及變電站所處的地形等。1. 1配網(wǎng)架空線路直擊雷過(guò)電壓幅值統(tǒng)計(jì)(1)配網(wǎng)架空線路直擊雷過(guò)電壓幅值的計(jì)算由于配網(wǎng)架空線多無(wú)屏蔽，雷直擊導(dǎo)線的概率比較大，而且幅值也比較高。當(dāng)雷直擊于無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線的A點(diǎn)時(shí)(如圖1所示)，A點(diǎn)的直擊雷過(guò)電壓為11 ^1H (kV)------------------------------------------(式 1)其中i——雷電通道主放電電流幅值(kA)；Z——線路波阻抗(Ω)。(2)配網(wǎng)架空線路每年每一百公里平均直擊雷擊次數(shù)計(jì)算配網(wǎng)一般高度架空線路每年每一百公里平均直擊雷擊次數(shù)N1為M = χχ^-χ100χ7'= ^xhxT---------------------------------(式幻
1000其中，γ——每雷電日每平方公里的平均對(duì)地落雷次數(shù)。IOh——線路的等值受雷寬度，h為線路的平均高度，單位m ；T——當(dāng)?shù)啬昶骄纂娙諗?shù)。(3)雷直擊架空導(dǎo)線的耐雷水平配網(wǎng)線路絕緣子的閃絡(luò)電壓不高，如IOkV線路絕緣子的雷電沖擊閃絡(luò)電壓大約為75kV，若即取臨界值Ua = 75kV，波阻抗Z = 300 Ω時(shí)，通過(guò)式1得到架空線路直擊雷時(shí)， 架空線路的耐雷水平I1 = lkA。1. 2配網(wǎng)架空線路雷擊線路塔頂時(shí)導(dǎo)線上的感應(yīng)雷過(guò)電壓統(tǒng)計(jì)當(dāng)雷擊架空線路塔頂或附近地面時(shí)，會(huì)在架空線路的三相導(dǎo)線上出現(xiàn)感應(yīng)過(guò)電壓，感應(yīng)過(guò)電壓包括靜電感應(yīng)分量和電磁感應(yīng)分量，通常由于主放電通道和導(dǎo)線互相垂直， 所以電磁感應(yīng)分量不大，靜電分量起主要作用。
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(1)雷擊架空線路塔頂時(shí)，架空導(dǎo)線上雷電感應(yīng)過(guò)電壓計(jì)算雷擊架空線路塔頂時(shí)，架空導(dǎo)線上雷電感應(yīng)過(guò)電壓計(jì)算公式為Uc =1-^----------------------------------------------------(式 3)
2.6其中，I——雷電通道主放電電流幅值(kA)；hd——架空線路導(dǎo)線高度(m)；(2)配網(wǎng)架空線路每年每一百公里平均塔頂雷擊次數(shù)計(jì)算配網(wǎng)架空線路每年每一百公里平均塔頂雷擊次數(shù)隊(duì)為N2 = γ XTXgXh = gX^---------------------------------------(式 4)其中，h——線路的平均高度(m)；g——擊桿率=雷擊桿塔頂部(及其直接附近的避雷線)的次數(shù)/雷擊線路總次數(shù)。(3)雷擊線路塔頂?shù)哪屠姿疆?dāng)雷擊線路塔頂時(shí)，塔頂電位為Ut =I (Re +^)---------------------------------------------(式 5)
2.6其中，Re——桿塔沖擊接地電阻，Ω ；Lt-桿塔電感，μΗ;架空導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓為(式3)；線路絕緣子上的電壓為^=/(^+^- ------------------------------------------(式 6)
2.6 2.61. 3雷擊配網(wǎng)架空線路外時(shí)導(dǎo)線上感應(yīng)雷過(guò)電壓(1)雷擊配網(wǎng)架空線路外時(shí)，導(dǎo)線上感應(yīng)雷過(guò)電壓幅值計(jì)算雷擊架空線路外的地面時(shí)，會(huì)在架空線路的三相導(dǎo)線上出現(xiàn)感應(yīng)過(guò)電壓。雷電感應(yīng)過(guò)電壓計(jì)算公式U1 =25^^-------------------------------------------------(式 7)
I其中，I——雷電通道主放電電流幅值(kA)；hd——架空線路導(dǎo)線高度(m)；1——雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線的垂直距離(m)。(2)配網(wǎng)架空線路每年每一百公里因雷擊架空線路外導(dǎo)線上出現(xiàn)感應(yīng)雷過(guò)電壓的次數(shù)計(jì)算配網(wǎng)架空線路每年每一百公里因雷擊架空線路外導(dǎo)線上出現(xiàn)感應(yīng)雷過(guò)電壓的次數(shù)N3,假設(shè)地閃次數(shù)為N，則N3 = kXN，其中k e (0，1)，N = nXS，其中η表示地閃密度，次 /km2 ·年，S表示計(jì)算區(qū)域的面積，km2。1. 4雷電流幅值概率統(tǒng)計(jì)(避雷器安裝點(diǎn)處的非限制性雷電過(guò)電壓幅值)通過(guò)雷電流幅值累積概率數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合出正、負(fù)極性雷綜合后的雷電流幅值累積概率的表達(dá)式
權(quán)利要求
1.一種配網(wǎng)避雷器給定置信水平下非限制性預(yù)期運(yùn)行壽命評(píng)估方法，包含以下步驟 步驟一監(jiān)測(cè)一年內(nèi)避雷器安裝點(diǎn)處的雷電過(guò)電壓幅值，統(tǒng)計(jì)其分布；步驟二 計(jì)算一年內(nèi)避雷器雷電沖擊放電能力資源消耗的統(tǒng)計(jì)分布； 步驟三計(jì)算避雷器給定置信水平下非限制性限制雷電過(guò)電壓的預(yù)期壽命。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的配網(wǎng)避雷器給定置信水平下非限制性預(yù)期運(yùn)行壽命評(píng)估方法，其特征是所述的步驟一的電壓幅值通過(guò)以下步驟得到1)配網(wǎng)用避雷器安裝點(diǎn)處非限制性雷電過(guò)電壓幅值的統(tǒng)計(jì)分布 1. 1配網(wǎng)架空線路直擊雷過(guò)電壓幅值統(tǒng)計(jì)(1)配網(wǎng)架空線路直擊雷過(guò)電壓幅值的計(jì)算當(dāng)雷直擊于無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線的A點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)的直擊雷過(guò)電壓為
3.根據(jù)權(quán)利1所述的配網(wǎng)避雷器給定置信水平下非限制性預(yù)期運(yùn)行壽命評(píng)估方法，其特征是所述的步驟二一年內(nèi)配網(wǎng)用避雷器雷電放電能力資源消耗的統(tǒng)計(jì)包括2)配網(wǎng)避雷器一年內(nèi)消耗的雷電沖擊放電能力一能量值和電荷量值資源等于
4.根據(jù)權(quán)利3所述的配網(wǎng)避雷器給定置信水平下預(yù)期運(yùn)行壽命評(píng)估方法，其特征是 所述的步驟三計(jì)算避雷器給定置信水平下非限制性限制雷電過(guò)電壓的預(yù)期壽命包括 3)確定配網(wǎng)用避雷器雷電過(guò)電壓下的預(yù)期運(yùn)行壽命配網(wǎng)用避雷器雷電過(guò)電壓的預(yù)期壽命由式13確定
全文摘要
一種配網(wǎng)避雷器給定置信水平下非限制性預(yù)期運(yùn)行壽命評(píng)估方法步驟一監(jiān)測(cè)一年內(nèi)避雷器安裝點(diǎn)處的雷電過(guò)電壓幅值，統(tǒng)計(jì)其分布；步驟二計(jì)算一年內(nèi)避雷器雷電沖擊放電能力資源消耗的統(tǒng)計(jì)分布；步驟三計(jì)算避雷器給定置信水平下非限制性限制雷電過(guò)電壓的預(yù)期壽命。本方法通過(guò)分析決定配網(wǎng)用避雷器使用壽命的決定性因素為雷電過(guò)電壓，繼而介紹配網(wǎng)用避雷器擁有的雷電放電能力資源和雷電引起架空線路過(guò)電壓消耗的一次避雷器雷電放電能力資源的計(jì)算路線和方法，最后通過(guò)簡(jiǎn)化的參數(shù)和方法計(jì)算配網(wǎng)用避雷器預(yù)期運(yùn)行壽命。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102175936SQ20111002137
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者萬(wàn)克, 左中秋, 彭發(fā)東, 彭向陽(yáng), 梁菊霞, 湯霖, 熊易, 王保山, 賈錦朝, 陳立, 雷曉燕 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院