CN112924772A - 一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统及方法 - Google Patents

一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统及方法 Download PDF

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Abstract

本申请示出了一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统及方法，控制上位机通过无线信号传输装置将信息传输给湿度控制总端，湿度控制总端处理试验箱湿度传感器传出的数据得到实际试验湿度；若所述实际试验湿度满足第一误差范围，则进行多脉冲冲击老化试验，得到多脉冲模拟冲击次数；根据实际试验湿度及多脉冲模拟冲击次数计算基准电流性能以及湿度影响因数，进而计算阀片老化因数；根据所述阀片老化因数对避雷器阀片老化情况进行评估。本发明针对多重雷击下不同湿度中的避雷器阀片的老化程度进行准确地评估，并通过对湿度的精确控制，降低了试验误差，更为真实地模拟了实际环境，为在潮湿环境下避雷器阀片的设计、制作及检修提供了指导意见。

Description

一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统及方法
技术领域
本发明属于电力系统避雷器老化评估技术领域，具体涉及一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统及方法。
背景技术
随着我国电网的大力发展，越来越多的高压和特高压线路开始投入使用，高压输电在生产生活中发挥着重要作用的同时也相继带来了许多问题。比如由于高电压等级线路的杆塔架设位置高，线路电压幅值大，使得落雷概率增大。避雷器是电力系统中防雷的主要设备，由于其良好的非线性特性以及通流容量大等优点被广泛地运用在输电线路中。如果因为雷击导致避雷器损坏，从而引发跳闸事故，这将严重威胁着电力系统的安全稳定运行。因此对于避雷器的老化评估是不容忽视的。
自然界中的雷电一般都具有多重特性，这对避雷器阀片的损伤就愈发严重，据统计80％-85％的雷电含有两次及以上的回击，而大幅值的后续多重回击，将严重损坏避雷器的性能。此外，由于避雷器的工作环境一般在室外，不同湿度环境下的避雷器阀片的老化程度也有所不同。长期以来，我国的防雷设计基本集中在对单次雷击的防护而对多重雷击的防护措施鲜有研究，所以急需一种方法，能考虑湿度的影响，在多重雷击下对不同湿度环境下的避雷器阀片老化程度进行试验与评估，以供避雷器阀片的设计提供参考意见。
发明内容
基于上述问题，本发明提供了一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统及方法，能考虑湿度的影响，在多重雷击下对不同湿度环境下的避雷器阀片老化程度进行试验与评估，以供避雷器阀片的设计提供参考意见。
第一方面，本申请示出了一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统，所述系统包括：控制上位机、无线信号传输装置、湿度控制总线、湿度控制总端、湿度传输信号线、试验箱湿度传感器一、试验箱湿度传感器二、试验箱湿度传感器三、试验箱湿度传感器四、湿度反馈信号线、湿度可调型多重雷击老化试验箱、智能湿度调节装置、多重雷击信号控制线、多重雷击脉冲发生器、雷电流高压注入电缆、高压试验电极下部、雷电流高压回流电缆、高压试验电极上部以及避雷器氧化锌阀片试品；
所述控制上位机通过无线信号控制所述无线信号传输装置；
所述无线信号传输装置通过湿度控制总线与湿度控制总端连接；
所述湿度控制总端通过湿度传输信号线与试验箱湿度传感器一、试验箱湿度传感器二、试验箱湿度传感器三以及试验箱湿度传感器四相连接；
所述湿度控制总端通过湿度反馈信号线与智能湿度调节装置连接；所述智能湿度调节装置设置在湿度可调型多重雷击老化试验箱内部；
所述试验箱湿度传感器一、试验箱湿度传感器二、试验箱湿度传感器三以及试验箱湿度传感器四均设置于所述湿度可调型多重雷击老化试验箱内部；
所述无线信号传输装置通过多重雷击信号控制线与所述多重雷击脉冲发生器连接；
所述多重雷击脉冲发生器通过雷电流高压注入电缆与所述高压试验电极下部连接；
所述多重雷击脉冲发生器通过雷电流高压回流电缆与所述高压试验电极上部连接；
所述高压试验电极下部与高压试验电极上部之间放置避雷器氧化锌阀片试品，所述高压试验电极下部、高压试验电极上部、避雷器氧化锌阀片试品设置于所述湿度可调型多重雷击老化试验箱内部。
第二方面，本申请示出一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评方法，所述方法包括以下步骤：
通过控制上位机预设试验湿度RH1；所述控制上位机通过无线信号发送湿度控制指令至无线信号传输装置；
所述无线信号传输装置通过湿度控制总线将湿度控制指令传输至湿度控制总端；
所述湿度控制总端对试验箱湿度传感器一、试验箱湿度传感器二、试验箱湿度传感器三以及试验箱湿度传感器四经湿度传输信号线传输来的数据进行求数学期望处理，得到实际试验湿度RH；
所述湿度控制总端通过控制智能湿度调节装置对实际试验湿度RH进行调节，使所述实际试验湿度RH与所述预设试验湿度RH1处于第一误差范围；
若所述实际试验湿度RH满足第一误差范围，则进行多脉冲冲击老化试验；
所述多脉冲冲击老化试验步骤为：
控制上位机通过无线信号发送放电试验指令至无线信号传输装置；
所述无线信号传输装置通过多重雷击信号控制线将放电试验指令传输至所述多重雷击脉冲发生器；
所述多重雷击脉冲发生器产生多重雷击脉冲，通过雷电流高压注入电缆、高压试验电极下部、避雷器氧化锌阀片试品、高压试验电极上部以及雷电流高压回流电缆形成回路，得到多脉冲模拟冲击次数N；
根据实际试验湿度RH及多脉冲模拟冲击次数N计算基准电流性能IB以及湿度影响因数CRH；
根据所述基准电流性能IB以及湿度影响因数CRH计算阀片老化因数QRH；
根据所述阀片老化因数QRH对避雷器阀片老化情况进行评估。
本发明的有益效果在于：
本申请示出的一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统及方法，能有效模拟避雷器阀片在遭受多脉冲冲击下的真实老化情况；智能湿度调节装置能实现对于避雷器阀片周围湿度的精确控制，有利于分析多重雷击下不同湿度对于避雷器阀片老化程度的影响关系；计及湿度的阀片老化因数对多重雷击下的避雷器阀片老化程度进行更为准确的评估；该试验装置操作简单，安全可靠，对避雷器氧化锌阀片的老化试验具有普适性。
附图说明
为了更清楚的说明申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请示出的一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统示意图；
图2为本申请示出的一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评方法示意图。
具体实施方式
参阅图1，图1示出了一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统，所述系统包括：控制上位机1、无线信号传输装置2、湿度控制总线3、湿度控制总端4、湿度传输信号线5、试验箱湿度传感器一6、试验箱湿度传感器二7、试验箱湿度传感器三8、试验箱湿度传感器四9、湿度反馈信号线10、湿度可调型多重雷击老化试验箱11、智能湿度调节装置12、多重雷击信号控制线13、多重雷击脉冲发生器14、雷电流高压注入电缆15、高压试验电极下部16、雷电流高压回流电缆17、高压试验电极上部18以及避雷器氧化锌阀片试品19；
所述控制上位机1通过无线信号控制所述无线信号传输装置2；
所述无线信号传输装置2通过湿度控制总线3与湿度控制总端4连接；
所述湿度控制总端4通过湿度传输信号线5与试验箱湿度传感器一6、试验箱湿度传感器二7、试验箱湿度传感器三8以及试验箱湿度传感器四9相连接；
所述湿度控制总端4通过湿度反馈信号线10与智能湿度调节装置12连接；所述智能湿度调节装置12设置在湿度可调型多重雷击老化试验箱11内部；
所述与试验箱湿度传感器一6、试验箱湿度传感器二7、试验箱湿度传感器三8以及试验箱湿度传感器四9均设置于所述湿度可调型多重雷击老化试验箱11内部；
所述无线信号传输装置2通过多重雷击信号控制线13与所述多重雷击脉冲发生器14连接；
所述多重雷击脉冲发生器14通过雷电流高压注入电缆15与所述高压试验电极下部16连接；
所述多重雷击脉冲发生器14通过雷电流高压回流电缆17与所述高压试验电极上部18连接；
所述高压试验电极下部16与高压试验电极上部18之间放置避雷器氧化锌阀片试品19，所述高压试验电极下部16、高压试验电极上部18、避雷器氧化锌阀片试品19设置于所述湿度可调型多重雷击老化试验箱11内部。
参阅图2，图2示出了一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评方法，所述方法包括以下步骤：
S1：通过控制上位机预设试验湿度RH1，所述控制上位机通过无线信号发送湿度控制指令至无线信号传输装置；
S2：所述无线信号传输装置通过湿度控制总线将湿度控制指令传输至湿度控制总端；
S3：所述湿度控制总端对试验箱湿度传感器一、试验箱湿度传感器二、试验箱湿度传感器三以及试验箱湿度传感器四经湿度传输信号线传输来的数据进行求数学期望处理，得到实际试验湿度RH；
S4：所述湿度控制总端通过控制智能湿度调节装置对实际试验湿度RH进行调节，使所述实际试验湿度RH与所述预设试验湿度RH1处于第一误差范围；所述第一误差范围为小于0.5％；
在一可行性实施例中，湿度控制总端将实际试验湿度RH与预设试验湿度RH1进行比较，若RH小于RH1，则对湿度调节型多重雷击老化试验箱进行加湿处理，若RH大于RH1，则对湿度调节型型多重雷击老化试验箱进行除湿处理，所述湿度调节多重雷击老化试验箱通过湿度反馈信号线向湿度控制总端反馈湿度信息；
若所述实际试验湿度RH满足第一误差范围，则进行多脉冲冲击老化试验；
S5：所述多脉冲冲击老化试验步骤为：
控制上位机通过无线信号发送放电试验指令至无线信号传输装置；
所述无线信号传输装置通过多重雷击信号控制线将放电试验指令传输至所述多重雷击脉冲发生器；
所述多重雷击脉冲发生器产生多重雷击脉冲，通过雷电流高压注入电缆、高压试验电极下部、避雷器氧化锌阀片试品、高压试验电极上部、以及雷电流高压回流电缆形成回路，得到多脉冲模拟冲击次数N；所述多重雷击脉冲，其单脉冲波形为8/20μs，产生的首个脉冲峰值为20kA，后续8个脉冲峰值为10kA，最后一个脉冲峰值为20kA。
在一可行性实施例中，相邻两次多重雷击脉冲模拟冲击间隔时间为半小时，以使得避雷器氧化锌阀片试品冷却至实际试验湿度RH。
S6：根据实际试验湿度RH及多脉冲模拟冲击次数N计算基准电流性能IB以及湿度影响因数CRH；
所述计算基准电流性能IB的公式为：
Figure BDA0002907362930000041
其中，N为多脉冲模拟冲击次数。
所述计算湿度影响因数CRH的公式为：
Figure BDA0002907362930000042
其中，RH为实际试验湿度。
S7：根据所述基准电流性能IB以及湿度影响因数CRH计算阀片老化因数QRH；
所述计算阀片老化因数QRH的公式为：
Figure BDA0002907362930000043
其中，N为多脉冲模拟冲击次数，单位为次，RH为实际试验湿度，exp为高等数学中以自然常数e为底的指数函数。
S8：根据所述阀片老化因数QRH对避雷器阀片老化情况进行评估。
当QRH取值∈(0，0.3]时，表明该避雷器阀片的老化程度较低，此时避雷器阀片仍可正常使用；
当QRH取值∈(0.3，1]时，表明该避雷器阀片的老化程度为中等，此时避雷器阀片需要立即检修；
当QRH取值∈(1，+∞)时，表明该避雷器阀片的老化程度极为严重，此时避雷器阀片需要立即更换。
其中所述QRH取值范围为(0，+∞)。
本申请示出的一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统及方法，能有效模拟避雷器阀片在遭受多脉冲冲击下的真实老化情况；智能湿度调节装置能实现对于避雷器阀片周围湿度的精确控制，有利于分析多重雷击下不同湿度对于避雷器阀片老化程度的影响关系；计及湿度的阀片老化因数对多重雷击下的避雷器阀片老化程度进行更为准确的评估；该试验装置操作简单，安全可靠，对避雷器氧化锌阀片的老化试验具有普适性。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评系统，其特征在于，所述系统包括：控制上位机(1)、无线信号传输装置(2)、湿度控制总线(3)、湿度控制总端(4)、湿度传输信号线(5)、试验箱湿度传感器一(6)、试验箱湿度传感器二(7)、试验箱湿度传感器三(8)、试验箱湿度传感器四(9)、湿度反馈信号线(10)、湿度可调型多重雷击老化试验箱(11)、智能湿度调节装置(12)、多重雷击信号控制线(13)、多重雷击脉冲发生器(14)、雷电流高压注入电缆(15)、高压试验电极下部(16)、雷电流高压回流电缆(17)、高压试验电极上部(18)以及避雷器氧化锌阀片试品(19)；
所述控制上位机(1)通过无线信号控制所述无线信号传输装置(2)；
所述无线信号传输装置(2)通过湿度控制总线(3)与湿度控制总端(4)连接；
所述湿度控制总端(4)通过湿度传输信号线(5)与试验箱湿度传感器一(6)、试验箱湿度传感器二(7)、试验箱湿度传感器三(8)以及试验箱湿度传感器四(9)相连接；
所述湿度控制总端(4)通过湿度反馈信号线(10)与智能湿度调节装置(12)连接；所述智能湿度调节装置(12)设置在湿度可调型多重雷击老化试验箱(11)内部；
所述试验箱湿度传感器一(6)、试验箱湿度传感器二(7)、试验箱湿度传感器三(8)以及试验箱湿度传感器四(9)均设置于所述湿度可调型多重雷击老化试验箱(11)内部；
所述无线信号传输装置(2)通过多重雷击信号控制线(13)与所述多重雷击脉冲发生器(14)连接；
所述多重雷击脉冲发生器(14)通过雷电流高压注入电缆(15)与所述高压试验电极下部(16)连接；
所述多重雷击脉冲发生器(14)通过雷电流高压回流电缆(17)与所述高压试验电极上部(18)连接；
所述高压试验电极下部(16)与高压试验电极上部(18)之间放置避雷器氧化锌阀片试品(19)，所述高压试验电极下部(16)、高压试验电极上部(18)、避雷器氧化锌阀片试品(19)设置于所述湿度可调型多重雷击老化试验箱(11)内部。
2.一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
通过控制上位机预设试验湿度RH1，所述控制上位机通过无线信号发送湿度控制指令至无线信号传输装置；
所述无线信号传输装置通过湿度控制总线将湿度控制指令传输至湿度控制总端；
所述湿度控制总端对试验箱湿度传感器一、试验箱湿度传感器二、试验箱湿度传感器三以及试验箱湿度传感器四经湿度传输信号线传输来的数据进行求数学期望处理，得到实际试验湿度RH；
所述湿度控制总端通过控制智能湿度调节装置对实际试验湿度RH进行调节，使所述实际试验湿度RH与所述预设试验湿度RH1处于第一误差范围；
若所述实际试验湿度RH满足第一误差范围，则进行多脉冲冲击老化试验；
所述多脉冲冲击老化试验步骤为：
控制上位机通过无线信号发送放电试验指令至无线信号传输装置；
所述无线信号传输装置通过多重雷击信号控制线将放电试验指令传输至多重雷击脉冲发生器；
所述多重雷击脉冲发生器产生多重雷击脉冲，通过雷电流高压注入电缆、高压试验电极下部、避雷器氧化锌阀片试品、高压试验电极上部以及雷电流高压回流电缆形成回路，得到多脉冲模拟冲击次数N；
根据实际试验湿度RH及多脉冲模拟冲击次数N计算基准电流性能IB以及湿度影响因数CRH；
根据所述基准电流性能IB以及湿度影响因数CRH计算阀片老化因数QRH；
根据所述阀片老化因数QRH对避雷器阀片老化情况进行评估。
3.根据权利要求2所述的一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评方法，其特征在于，所述第一误差范围为小于0.5％。
4.根据权利要求2所述的一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评方法，其特征在于，所述多重雷击脉冲发生器产生的多重雷击脉冲，其单脉冲波形为8/20μs，产生的首个脉冲峰值为20kA，后续8个脉冲峰值为10kA，最后一个脉冲峰值为20kA。
5.根据权利要求2所述的一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评方法，其特征在于，所述计算基准电流性能IB的公式为：
Figure FDA0002907362920000021
6.根据权利要求2所述的一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评方法，其特征在于，所述计算湿度影响因数CRH的公式为：
Figure FDA0002907362920000022
7.根据权利要求2所述的一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评方法，其特征在于，所述计算阀片老化因数QRH的公式为：
Figure FDA0002907362920000023
8.根据权利要求7所述的一种潮湿环境多脉冲影响的避雷器老化测评方法，其特征在于，所述根据所述阀片老化因数QRH对避雷器阀片老化情况进行评估的方法为：
当QRH取值∈(0，0.3]时，表明该避雷器阀片的老化程度较低，此时避雷器阀片仍可正常使用；
当QRH取值∈(0.3，1]时，表明该避雷器阀片的老化程度为中等，此时避雷器阀片需要立即检修；
当QRH取值∈(1，+∞)时，表明该避雷器阀片的老化程度极为严重，此时避雷器阀片需要立即更换。
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