CN102565580B - 多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数测量方法，其主要特点是先将被测量的非线性金属氧化物电阻片柱组中的各电阻片柱随机组合分成若干电阻片柱分组，分别测量选出各电阻片柱分组中电流值最大的1柱组成一个电流最大值电阻片柱组，再测量其电流分布。然后进行归一化计算，得出各柱电阻片柱归一化后的标准电流值，最后计算出多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数。该方法能够对阻片柱最大电流分布不均匀系数的精确测量，而且测量方法简单，操作简便，测量数据可靠。

Description

多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数测量方法

技术领域

本发明属于电力系统过电压保护装置检测技术领域，特别是一种多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数测量方法。

背景技术

在电力系统中，以非线性金属氧化物电阻片为核心元件组成的过电压保护装置，例如交流或直流输电系统用无间隙金属氧化物避雷器，串联补偿电容器组保护用金属氧化物限压器等，或者能量吸收装置，例如直流转换开关吸能装置，发电机灭磁吸能装置等，因为需要吸收大量的由过电压造成的能量，必须采用多柱并联的电气组合方式，才能满足装置的技术要求。

对于多柱并联的非线性金属氧化物电阻片柱组，各柱电阻片柱在冲击电流下的分布不均匀性是其十分关键的技术性能。一般的过电压保护装置或能量吸收装置产品标准，例如GB11032-2010交流无间隙金属氧化物避雷器，GB/T25083-2010直流系统用金属氧化物避雷器等，都规定了的电阻片柱分布不均匀系数的要求值，一般要求电流分布不均匀系数β≤1.10。

由于过电压保护装置或能量吸收装置产品由几柱、几十柱甚至一百多柱非线性金属氧化物电阻片柱并联组成，如果对各并联电阻片柱的电流分布不均匀系数进行整组测量十分困难，需要投入巨额的试验设备投资。截至目前，这一问题一直未得到令人满意的解决，致使有关电力设备生产质量难于得到可靠的保证。

发明内容

本发明目的是提供一种多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数测量方法，该方法利用测量少量电阻片柱组和少量电阻片柱之间进行科学匹配组成的电阻片柱组的电流分布不均匀系数，再通过数学计算，能够精准地推算出多柱并联电阻片柱整组电流分布不均匀系数，而且操作简便，数据可靠。

实现本发明的目的所采取的技术方案是：一种多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数测量方法，是按一下方法步骤进行：

1）将被测量非线性金属氧化物电阻片柱组中的各电阻片柱随机组合分成若干电阻片柱分组；

2）在设定的冲击电流波形和幅值下，测量电阻片柱分组的电流分布，并挑选出各电阻片柱分组中的电流值最大的1柱；

3）将挑选出来的各电阻片柱分组电流值最大的1柱，组成一个电流最大值电阻片柱组，在设定的标准冲击电流波形和幅值下，测量其电流分布；

4）将各电阻片柱分组的所有电阻片柱分别以步骤3）中测得的各该分组电流值最大的1柱的电流值为标准，按照分流比例进行归一化计算，其归一化系数公式为:

ξ_m=I_v/I_maxn

式中:ξ_m——第m电阻片柱分组的电流归一化系数

I_v——第m电阻片柱分组中电流值最大的1柱在电流最大值电阻片柱组中测得的电流值，

I_maxm——编号为m电阻片柱分组中电流值最大的1柱的电流值，

将每个电阻片柱分组中的所有电阻片柱的电流值分别乘以相应分组的归一化系数，得出每一柱电阻片柱归一化后的标准电流值：

I_ξn=ξ_m×I_n

式中:I_ξn——第n柱电阻片柱归一化后的标准电流值，

I_n——第n柱电阻片柱的实测的电流值，

按照上述公式计算出电阻片柱组的各柱电阻片柱在标准冲击电压下归一化后的标准电流值，分别记为：

I_ξ1，I_ξ2，I_ξ3，I_ξ4，.....I_ξn；

5）按下列公式计算电阻片柱组的最大电流分布不均匀系数：

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{Max}[I_{\mathrm{\ξ}1},I_{\mathrm{\ξ}2},I_{\mathrm{\ξ}3},......,I_{\mathrm{\ξn}}]}{\frac{I_{\mathrm{\ξ}1}+I_{\mathrm{\ξ}2}+I_{\mathrm{\ξ}3}+......+I_{\mathrm{\ξn}}}{n}}$

其中：β代表整组电阻片柱的最大电流分布不均匀系数；

n代表整组电阻片柱的柱数；

Max代表[I_ξ1，I_ξ2，I_ξ3，I_ξ4，……，I_ξn]中的最大值。

计算得出的最大电流分布不均匀系数β即为被测量非线性金属氧化物电阻片柱组的电流分布不均匀系数。

本发明的多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数测量方法，通过分组试验和科学计算，实现了多柱并联电阻片柱最大电流分布不均匀系数的精确测量，从而可靠地保证了以非线性金属氧化物电阻片为核心元件组成的过电压保护装置和能量吸收装置的使用性能，而且测量方法简单，操作简便，测量数据可靠。

具体实施方式

本发明的多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数测量方法，是先将被测量的待并联非线性金属氧化物电阻片柱组中的各电阻片柱随机组合分成若干电阻片柱分组。在设定的冲击电流波形和电流幅值下，分别测量各电阻片柱分组中电阻片柱的电流分布，并挑选出各电阻片柱分组中电流值最大的1柱。再将所挑选出来的各电阻片柱分组中电流值最大的1柱组成一个电流最大值电阻片柱组，在设定的标准冲击电流波形和幅值下，测量该电流最大值电阻片柱组中各电阻片柱的电流分布，得出各电阻片柱的电流值I_v。然后，将非线性金属氧化物电阻片柱组中的各电阻片柱各电阻片柱分别以测得的各该分组电流值最大的1柱的电流值I_v为标准，按照分流比例进行归一化计算，其归一化系数公式是：

a.计算电流归一化系数ξ_m：

ξ_m=I_v/I_maxn

式中:ξ_m——第m电阻片柱分组的电流归一化系数

I_v——第m电阻片柱分组中电流值最大的1柱在电流最大值电阻片柱组中测得的电流值，

I_maxm——编号为m电阻片柱分组中电流值最大的1柱的电流值，

b.将每个电阻片柱分组中的每柱电阻片柱的电流值I_n乘以相应分组的归一化系数ξ_m，得出各柱电阻片柱归一化后的标准电流值I_ξn：

I_ξn=ξ_m×I_n

式中:I_ξn——编号为n的电阻片柱归一化后的标准电流值，

I_n——编号为n的电阻片柱的实测的电流值，

因为在较小的电流范围内（±15A），因此我们可以认为电阻片柱的伏安曲线是近似平行的。按照上述公式计算出电阻片柱组的各柱电阻片柱在标准冲击电压下归一化后的标准电流值，分别记为：

I_ξ1，I_ξ2，I_ξ3，I_ξ4，.....I_ξn。

最后按下列公式计算得出电阻片柱组的最大电流分布不均匀系数β：

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{Max}[I_{\mathrm{\ξ}1},I_{\mathrm{\ξ}2},I_{\mathrm{\ξ}3},......,I_{\mathrm{\ξn}}]}{\frac{I_{\mathrm{\ξ}1}+I_{\mathrm{\ξ}2}+I_{\mathrm{\ξ}3}+......+I_{\mathrm{\ξn}}}{n}}$

其中：β代表整组电阻片柱的最大电流分布不均匀系数；

n代表整组电阻片柱的柱数；

Max代表[I_ξ1，I_ξ2，I_ξ3，I_ξ4，……，I_ξn]中的最大值。

由于被测量的待并联非线性金属氧化物电阻片柱组中的各电阻片柱的归一化后的标准电流值标准I_ξn均小于或等于Max[I_ξ1，I_ξ2，I_ξ3，I_ξ4，…..I_ξn]，因此由上式计算得出的β值即为被测量非线性金属氧化物电阻片柱组的最大的电流分布不均匀系数。

下面结合实例对本发明多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数测量方法作进一步的说明。

一组以非线性金属氧化物电阻片为核心元件组成的过电压保护装置中，并联电阻片柱的总数：44柱；要求电阻片柱组的电流分布不均匀系数β≤1.05。

1）将被测量44柱电阻片柱随机分成6个电阻片柱分组，每个分组电阻片柱的柱数分别为：8、8、8、8、8、4柱。

2）在操作（30/60μs）冲击电流波形和300A±15A电流强度下，测量各分组的电流分布（见表1）。

表1各分组电阻片柱电流分布的测量数据I_n

挑选出各分组中的电流值最大的1柱（见表2）。

表2分组电阻片柱电流值最大电阻片柱统计表

电流最大值电阻片柱编号

4

12

20

32

40

44

3）将挑选出来的各分组电流值最大的电阻片柱，组成一个电流值最大的电阻片柱组（标记为V_极大值组，见表3）。

表3V_极大值组各电阻片柱电流分布的测量数据I_V

柱编号	电流值，A
		4	301.55
12	307.35
		20	311.67
32	316.00
		40	308.01
44	309.67

4）各分组的每柱以最大电流值柱为标准，按照分流比例进行归一化计算；先按公式ξ_m=I_v/I_maxn计算出各分组电阻片柱的归一化系数ξ_m如表4：

表4各分组电阻片柱的归一化系数ξ_m

再按公式I_ξn=ξ_m×I_n计算出各分组电阻片柱电流归一化后的计算数据I_ξn如表5：

表5各分组电阻片柱电流归一化后的计算数据I_ξn

5）按下述公式计算出被测电阻片柱组的最大电流分布不均匀系数β：

$\begin{array}{c}\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{Max}[I_{\mathrm{\ξ}1},I_{\mathrm{\ξ}2},I_{\mathrm{\ξ}3},......,I_{\mathrm{\ξn}}]}{\frac{I_{\mathrm{\ξ}1}+I_{\mathrm{\ξ}2}+I_{\mathrm{\ξ}3}+......+I_{\mathrm{\ξn}}}{n}}\\ =\frac{316.01}{\frac{13304.99}{44}}=1.045\end{array}$

该过电压保护装置的最大电流分布不均匀系数为1.045满足β≤1.05的要求。

如果计算出来的电流分布不均匀系数不满足要求，则需要重新调配电阻片，这里只是提供一种测量方法。

Claims (1)

1.一种多柱并联电阻片柱电流分布不均匀系数测量方法，其特征在于：它是按以下方法步骤进行：

1）将被测量非线性金属氧化物电阻片柱组中的各电阻片柱随机组合分成若干电阻片柱分组；

2）在设定的冲击电流波形和幅值下，测量电阻片柱分组的电流分布，并挑选出各电阻片柱分组中的电流值最大的1柱；

3）将挑选出来的各电阻片柱分组电流值最大的1柱，组成一个电流最大值电阻片柱组，在设定的标准冲击电流波形和幅值下，测量其电流分布；

4）将各电阻片柱分组的所有电阻片柱分别以步骤3）中测得的各该分组电流值最大的1柱的电流值为标准，按照分流比例进行归一化计算，其归一化系数公式为:

ξ_m=I_v/I_maxm

式中:ξ_m——第m电阻片柱分组的电流归一化系数

I_v——第m电阻片柱分组中电流值最大的1柱在电流最大值电阻片柱组中测得的电流值，

I_maxm——编号为m电阻片柱分组中电流值最大的1柱的电流值，

将每个电阻片柱分组中的所有电阻片柱的电流值分别乘以相应分组的归一化系数，得出每一柱电阻片柱归一化后的标准电流值：

I_ξn=ξ_m×I_n

式中:I_ξn——第n柱电阻片柱归一化后的标准电流值，

I_n——第n柱电阻片柱的实测的电流值，

按照上述公式计算出电阻片柱组的各柱电阻片柱在标准冲击电压下归一化后的标准电流值，分别记为：

I_ξ1，I_ξ2，I_ξ3，I_ξ4，…，I_ξn；

5）按下列公式计算电阻片柱组的最大电流分布不均匀系数：

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{Max}[I_{\mathrm{\ξ}1},I_{\mathrm{\ξ}2},I_{\mathrm{\ξ}3},...,I_{\mathrm{\ξn}}]}{(I_{\mathrm{\ξ}1}+I_{\mathrm{\ξ}2}+I_{\mathrm{\ξ}3}+...+I_{\mathrm{\ξn}})/n}$

其中：β代表整组电阻片柱的最大电流分布不均匀系数；

n代表整组电阻片柱的柱数；

Max[I_ξ1，I_ξ2，I_ξ3，…，I_ξn]代表[I_ξ1，I_ξ2，I_ξ3，…，I_ξn]中的最大值；

计算得出的最大电流分布不均匀系数β即为被测量非线性金属氧化物电阻片柱组的电流分布不均匀系数。