[发明专利]考虑断路器合闸预击穿特性的仿真方法、系统及设备

说明书

本发明提供考虑断路器合闸预击穿特性的仿真方法、系统及设备，属于SF6断路器仿真技术领域。包括：步骤S1，在仿真软件建立SF6断路器受控元件模型，所述受控元件模型包括断路器合闸过程中合闸状态与SF6气体参数、以及SF6断路器断口电压之间的关系，还包括断路器合闸过程中电弧电阻阻值与电弧参数、所述SF6断路器断口电压、SF6断路器通过电流之间的关系；步骤S2，搭建模拟电力系统的SF6断路器测试电路并将所述SF6断路器受控元件模型接入所述SF6断路器测试电路；步骤S3，载入所述SF6气体参数、所述电弧参数，调整断口实时电压、实时通过电流，进行所述SF6断路器测试电路中的SF6断路器合闸预击穿的系统电磁暂态过程仿真。

技术领域

本发明涉及SF6断路器仿真技术领域，尤其涉及一种考虑断路器合闸预击穿特性的仿真方法、系统及设备。

背景技术

SF6断路器具有开断能力强、电气寿命长、绝缘水平高等优点，是电网中的重要元件，对电网运行的可靠性有着重要影响。在实际电力系统运行中，SF6断路器用于电容器组投切等场景时需频繁动作，幅值很大的合闸涌流将导致断路器弧触头严重烧蚀，导致触头表面粗糙、裂纹以及喷口表面凝结金属颗粒等现象，甚至造成弧触头形变，使触头变尖，严重影响灭弧室内电场分布，增大开断过程中的重燃弧几率，产生操作过电压，危害断路器及相邻设备的绝缘性能，大幅降低开关的电气寿命。因此，有必要对SF6断路器合闸预击穿过程进行研究。

对于SF6断路器合闸预击穿的研究一般分为仿真和试验两种方法。相比于试验方法，开展断路器的仿真研究可以降低试验成本、减少试验的盲目性，具有一定的经济性。然而，在现有的仿真软件中SF6断路器的建模方式较为简单，只能简单表现断路器的分合状态改变，未考虑SF6断路器合闸过程中电弧电阻的变化问题，仿真精度不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种考虑断路器合闸预击穿特性的仿真方法、系统及设备，考虑SF6断路器合闸预击穿过程中的电弧电阻动态变化，提高SF6断路器模拟实际工况的仿真精度。

本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种考虑断路器合闸预击穿特性的仿真方法，包括：

步骤S1，在仿真软件建立SF6断路器受控元件模型，所述受控元件模型包括断路器合闸过程中合闸状态与SF6气体参数、以及SF6断路器断口电压之间的关系，还包括断路器合闸过程中电弧电阻阻值与电弧参数、所述SF6断路器断口电压、SF6断路器通过电流之间的关系；

步骤S2，搭建模拟电力系统的SF6断路器测试电路并将所述SF6断路器受控元件模型接入所述SF6断路器测试电路；

步骤S3，载入所述SF6气体参数、所述电弧参数，调整断口实时电压、实时通过电流，进行所述SF6断路器测试电路中的SF6断路器合闸预击穿的系统电磁暂态过程仿真。

较优地，所述SF6气体参数包括SF6气体计算系数b和SF6气体密度ρ，断路器合闸过程中所述合闸状态与所述SF6气体参数、以及所述SF6断路器断口电压U_SF6之间的关系为：

当U_SF6＜U时，所述SF6断路器没有发生合闸预击穿，所述U为所述SF6断路器的实时绝缘强度；

当U_SF6≥U时，所述SF6断路器发生合闸预击穿，发生燃弧：

U＝TRV-at

a＝TRV/t_end

TRV＝bρD_max

其中，TRV为断路器绝缘强度能承受的最大值，a为计算系数，t为断路器触头合闸动作持续时长，t_end是合闸动作完成所需时长，D_max为所述SF6断路器的触头最大开距。