专利名称：一种配网避雷器给定置信水平下非限制性预期运行寿命评估方法
技术领域：
判断电气设备的使用寿命是电力系统资产管理的重要部分，也是评估电力系统能否安全运行的判据之一。然而电气设备的寿命终结往往是电力系统的主观判断，因为设备出现故障很可能由很多偶然因素造成。配网避雷器的功能是为了保护其他设备，如果它失于保护，那么其应用则毫无价值，同时会造成成本更高的被保护设备的损坏。因此，评估避雷器的可靠性，即在一个给定的置信水平下，评估避雷器长期无故障预期运行寿命具有重要意义。
背景技术：
计算配网用避雷器预期运行寿命，是为了验证配网用避雷器在某具体的配网系统内限制雷电过电压时，其工作的可靠性。如果具有一定置信水平P的配网用避雷器预期运行寿命为N年，N值应该不低于技术条件的规定值，则配网用避雷器保护配电系统是可靠的。目前我国有关电气设备的使用寿命还未建立相关标准，也尚未对此作出任何规定。本方法通过监测分析判断配网用避雷器使用寿命的决定性因素为雷电过电压，继而介绍配网用避雷器拥有的雷电放电能力资源和雷电引起架空线路过电压消耗的一次避雷器雷电放电能力资源的计算路线、步骤和方法。至今未有在一个给定的置信水平下，评估避雷器长期无故障预期运行寿命的较为准确的评估方法。
发明内容
本发明的目的，就是提供一种在给定置信水平下，较为可信的配网避雷器预期运行寿命评估方法。本评估方法，包含以下步骤步骤一监测一年内避雷器安装点处的非限制性雷电过电压幅值，统计其分布；步骤二 计算一年内避雷器雷电冲击放电能力资源消耗的统计分布；步骤三计算避雷器限制雷电过电压的预期寿命。进一步的实施方式见实施例。有益效果配网避雷器的功能是为了保护其他设备，如果它失于保护，那么其应用则毫无价值，同时会造成成本更高的被保护设备的损坏。因此，评估避雷器的可靠性，即在一个给定的置信水平下，评估避雷器长期无故障预期运行寿命具有重要意义。
图1是雷击无限长导线的电流波-当雷直击于无限长导线的A点时，A点的直击雷过电压计算示意图；图2是图解法求架空线路的雷击通过避雷器的电流幅值示意图；图3是电流积分求电荷量值示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。本评估方法，包含以下步骤步骤一监测一年内避雷器安装点处的非限制性雷电过电压幅值，统计其分布；步骤二 计算一年内避雷器雷电冲击放电能力资源消耗的统计分布；步骤三计算避雷器限制雷电过电压的预期寿命。所述的步骤一的电压幅值通过以下监测和计算得到1、配网用避雷器安装点处非限制性雷电过电压幅值的统计分布计算避雷器安装点处非限制性雷电过电压的统计分布，应包括在避雷器安装点处非限制性雷电过电压的幅值、波形及每年雷电过电压次数的统计数据，即各自的数学期望 Z，和标准偏差(Ok)0考虑的因素应包括线路非限制性雷电过电压所在地区的雷电日水平、落雷密度、 线路防雷设计、进线段防雷设计、变电站的设备布置、运行方式以及变电站所处的地形等。1. 1配网架空线路直击雷过电压幅值统计(1)配网架空线路直击雷过电压幅值的计算由于配网架空线多无屏蔽，雷直击导线的概率比较大，而且幅值也比较高。当雷直击于无限长导线的A点时(如图1所示)，A点的直击雷过电压为11 ^1H (kV)------------------------------------------(式 1)其中i——雷电通道主放电电流幅值(kA)；Z——线路波阻抗(Ω)。(2)配网架空线路每年每一百公里平均直击雷击次数计算配网一般高度架空线路每年每一百公里平均直击雷击次数N1为M = χχ^-χ100χ7'= ^xhxT---------------------------------(式幻
1000其中，γ——每雷电日每平方公里的平均对地落雷次数。IOh——线路的等值受雷宽度，h为线路的平均高度，单位m ；T——当地年平均雷电日数。(3)雷直击架空导线的耐雷水平配网线路绝缘子的闪络电压不高，如IOkV线路绝缘子的雷电冲击闪络电压大约为75kV，若即取临界值Ua = 75kV，波阻抗Z = 300 Ω时，通过式1得到架空线路直击雷时， 架空线路的耐雷水平I1 = lkA。1. 2配网架空线路雷击线路塔顶时导线上的感应雷过电压统计当雷击架空线路塔顶或附近地面时，会在架空线路的三相导线上出现感应过电压，感应过电压包括静电感应分量和电磁感应分量，通常由于主放电通道和导线互相垂直， 所以电磁感应分量不大，静电分量起主要作用。
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(1)雷击架空线路塔顶时，架空导线上雷电感应过电压计算雷击架空线路塔顶时，架空导线上雷电感应过电压计算公式为Uc =1-^----------------------------------------------------(式 3)
2.6其中，I——雷电通道主放电电流幅值(kA)；hd——架空线路导线高度(m)；(2)配网架空线路每年每一百公里平均塔顶雷击次数计算配网架空线路每年每一百公里平均塔顶雷击次数队为N2 = γ XTXgXh = gX^---------------------------------------(式 4)其中，h——线路的平均高度(m)；g——击杆率=雷击杆塔顶部(及其直接附近的避雷线)的次数/雷击线路总次数。(3)雷击线路塔顶的耐雷水平当雷击线路塔顶时，塔顶电位为Ut =I (Re +^)---------------------------------------------(式 5)
2.6其中，Re——杆塔冲击接地电阻，Ω ；Lt-杆塔电感，μΗ;架空导线上的感应电压为(式3)；线路绝缘子上的电压为^=/(^+^- ------------------------------------------(式 6)
2.6 2.61. 3雷击配网架空线路外时导线上感应雷过电压(1)雷击配网架空线路外时，导线上感应雷过电压幅值计算雷击架空线路外的地面时，会在架空线路的三相导线上出现感应过电压。雷电感应过电压计算公式U1 =25^^-------------------------------------------------(式 7)
I其中，I——雷电通道主放电电流幅值(kA)；hd——架空线路导线高度(m)；1——雷击点与导线的垂直距离(m)。(2)配网架空线路每年每一百公里因雷击架空线路外导线上出现感应雷过电压的次数计算配网架空线路每年每一百公里因雷击架空线路外导线上出现感应雷过电压的次数N3,假设地闪次数为N，则N3 = kXN，其中k e (0，1)，N = nXS，其中η表示地闪密度，次 /km2 ·年，S表示计算区域的面积，km2。1. 4雷电流幅值概率统计(避雷器安装点处的非限制性雷电过电压幅值)通过雷电流幅值累积概率数据，用最小二乘法拟合出正、负极性雷综合后的雷电流幅值累积概率的表达式
权利要求
1.一种配网避雷器给定置信水平下非限制性预期运行寿命评估方法，包含以下步骤 步骤一监测一年内避雷器安装点处的雷电过电压幅值，统计其分布；步骤二 计算一年内避雷器雷电冲击放电能力资源消耗的统计分布； 步骤三计算避雷器给定置信水平下非限制性限制雷电过电压的预期寿命。
2.根据权利1所述的配网避雷器给定置信水平下非限制性预期运行寿命评估方法，其特征是所述的步骤一的电压幅值通过以下步骤得到1)配网用避雷器安装点处非限制性雷电过电压幅值的统计分布 1. 1配网架空线路直击雷过电压幅值统计(1)配网架空线路直击雷过电压幅值的计算当雷直击于无限长导线的A点时，A点的直击雷过电压为
3.根据权利1所述的配网避雷器给定置信水平下非限制性预期运行寿命评估方法，其特征是所述的步骤二一年内配网用避雷器雷电放电能力资源消耗的统计包括2)配网避雷器一年内消耗的雷电冲击放电能力一能量值和电荷量值资源等于
4.根据权利3所述的配网避雷器给定置信水平下预期运行寿命评估方法，其特征是 所述的步骤三计算避雷器给定置信水平下非限制性限制雷电过电压的预期寿命包括 3)确定配网用避雷器雷电过电压下的预期运行寿命配网用避雷器雷电过电压的预期寿命由式13确定
全文摘要
一种配网避雷器给定置信水平下非限制性预期运行寿命评估方法步骤一监测一年内避雷器安装点处的雷电过电压幅值，统计其分布；步骤二计算一年内避雷器雷电冲击放电能力资源消耗的统计分布；步骤三计算避雷器给定置信水平下非限制性限制雷电过电压的预期寿命。本方法通过分析决定配网用避雷器使用寿命的决定性因素为雷电过电压，继而介绍配网用避雷器拥有的雷电放电能力资源和雷电引起架空线路过电压消耗的一次避雷器雷电放电能力资源的计算路线和方法，最后通过简化的参数和方法计算配网用避雷器预期运行寿命。
文档编号G01R31/00GK102175936SQ20111002137
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者万克, 左中秋, 彭发东, 彭向阳, 梁菊霞, 汤霖, 熊易, 王保山, 贾锦朝, 陈立, 雷晓燕 申请人:广东电网公司电力科学研究院