[发明专利]一种考虑残压及非线性电阻的避雷器防护效果的分析方法

权利要求书

1.一种考虑残压及非线性电阻的避雷器防护效果的分析方法，包括以下步骤：

S1  模型构建

S1-1 雷电直击塔顶模型

当雷电直击塔顶且线路避雷器动作后的杆塔等值电路为：塔顶经并联的三条支路接地，第一支路经杆塔，等效为电感Lgt串联电阻Rch，第二支路经两侧相邻档避雷线，等效为电感Lb，第三支路流经与导线连接的避雷器，等效为3条并联的线路避雷器与导线电感Ld； 

设三条导线水平等高排列，                                                为总雷电流，、、分别为流经杆塔入地的电流、避雷器动作后向杆塔两侧相邻档导线分流的电流、杆塔两侧相邻档避雷线的电流分流；、、分别为杆塔等效电感,单位为μH、线路避雷器保护相导线杆塔两侧相邻档的电感并联值、杆塔两侧相邻档避雷线的电感并联值；为、并联值；为杆塔冲击接地电阻，单位为Ω；M为线路避雷器；

设雷电流具有斜角波头，，为雷电流的平均陡度（kV/μs），，为雷电流的波头长度，取，、的幅值分别为、（kA）线路避雷器动作后的残压为（kV），α为非线性系数，则计算公式如下所示：

                                                          （1）

                                                   （2）

                                            （3）

                                        （4）

                                             （5）

整理（4）得

                    （6）

设                                         （7）

则                                           （8）

整理（5）得

                        （9）

或                                     （10）

由（8）、（9）得

                      （11）

式中，为雷直击塔顶时杆塔分流系数；为雷直击塔顶时线路避雷器对雷电流的分流系数，n为输电线路并联分支数，其中n=1/x，x为安装避雷器的个数；

S1-2、雷电绕击导线模型 

当雷电流绕击在导线上时，线路避雷器动作后的等值电路为：一部分雷电流沿导线流经向安装避雷器一方，一部分流向未安装避雷器一方至接地；设：绕击的雷电流分为与两部分；、分别为绕击点至线路避雷器段导线的电感、绕击点另一侧导线的电感；

、、的电流幅值分别为、、，计算公式如下所示；

                                                         （12）

                                               （13）

                                                        （14）

                                              （15）

          （16）

                                           （17）

                                   （18）

整理（16）得

         （19）

整理（17）得

               （20）

整理（18）得

         （21）

设                    

则                            （22）

再令                

整理（21）、（22）得

           （23）

          （24）

其中，为雷电流绕击导线时杆塔分流系数；为雷电流绕击导线时避雷器分流系数；m为输电线路并联分支数，其中m=1/x，x为安装避雷器的个数；

S2  分析求解模型参数a、b数值

1）由公式(8)可得：

                                            （25）

2）由公式（22）得：

                （26）

                    （27）

S3  耐雷水平计算

计算如下：

1）雷电流直击塔顶

当线路3相均安装避雷器时，三相绝缘子均受到避雷器的钳位作用保护，所以有：

            （28）

2）雷电流直击塔顶

当线路仅1或2相避雷器时，线路耐雷水平等于未安装避雷器支路的耐雷水平；因此取未安装避雷器支路绝缘子串两端电压，其数值等于塔顶处电压，有：

                                         （29）

3）雷电流绕击导线

若雷电绕击未安装避雷器支路，则耐雷水平计算公式与三相均未安装相同；如果雷电流绕击安装避雷器支路，考虑到经避雷器流入杆塔的雷电流较小，不足以使非绕击支路的绝缘子串闪络，所以耐雷水平幅值等于绕击导线的绝缘子串耐雷水平；

          （30）。

2.根据权利要求1所述的考虑残压及非线性电阻的避雷器防护效果的分析方法，其特征是：所述的S2  分析求解模型参数a、b数值时使用二分法，利用计算机编程来简化计算a值；

逻辑思路：

由公式（8）（10）（11）可知，当大于实际值时,求出的a将小于实际值，同时利用该a值求出的将小于实际值，则采用两段逼近的方法，便可以求出实际的a值和实际的值；同时考虑避雷器残压求出的值将小于未考虑避雷器残压求出的值，所以值的初始值采用忽略避雷器残压影响求出值。