一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法及系统与流程

本发明涉及电阻片耐受能力领域，尤其涉及一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法及系统。

背景技术：

1、电阻片为避雷器的重要元器件，是其非线性u-i性能的决定因素。实际避雷器运行中，可能承受系统中各种过电压，这些过电压波形陡度也有所不同，如雷电冲击波形，波头陡度在几个微秒，而操作过电压，波头陡度可达几百微秒。

2、电阻片能量耐受特性将影响在避雷器故障分析、避雷器选型和电阻片劣化过程等研究结果的准确性，避雷器耐受波形的不同，可通过对比耐受值来判断过电压下避雷器耐受能量是否超过耐受极限。在不同波形过电压下，电阻片能量耐受值会不同，而现有技术中缺少对于电阻片能量耐受数值与波形的关系的研究，往往以一种代表波形，如方波，施加在电阻片上，获得能量值，就代表电阻片耐受能量。在实际上不同的波形下，尤其是波头陡度下，电阻片能量耐受有较大差异，测试分析电阻片能量耐受特性对电阻片高质量发展显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明提供了一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法及系统，实现量化分析各种冲击波形下电阻片能量耐受特性，提高电阻片能量耐受能力评价的精准度，提高避雷器选型的准确性。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法，包括：

3、通过第一参数试验，测量同厂家同型号的全部电阻片的初始电气性能参数，选取全部电阻片中预设片数的电阻片，得到第一电阻片；

4、选取不同类型的冲击电流波形对第一电阻片进行能量注入试验，获得各冲击电流波形的第一电阻片对应的两端电压波形和机械状态；

5、根据各冲击电流波形的第一电阻片对应的机械状态和初始电气性能参数，对第一电阻片进行失效判断试验，从第一电阻片中筛选出失效的电阻片，获得各冲击电流波形的第二电阻片；

6、根据各冲击电流波形的第二电阻片对应的两端电压波形和各冲击电流波形，计算各冲击电流波形的耐受能量特性值；其中，耐受能量特性值包括单位体积耐受能量平均值和单位截面积耐受电流值；

7、根据各冲击电流波形的耐受能量特性值，对比分析在各冲击电流波形下电阻片的能量耐受特性。

8、实施本发明实施例，通过第一参数试验，测量同厂家同型号的全部电阻片的初始电气性能参数，选取全部电阻片中预设片数的电阻片，得到第一电阻片；选取不同类型的冲击电流波形对第一电阻片进行能量注入试验，获得各冲击电流波形的第一电阻片对应的两端电压波形和机械状态；根据各冲击电流波形的第一电阻片对应的机械状态和初始电气性能参数，对第一电阻片进行失效判断试验，从第一电阻片中筛选出失效的电阻片，获得各冲击电流波形的第二电阻片；根据各冲击电流波形的第二电阻片对应的两端电压波形和各冲击电流波形，计算各冲击电流波形的耐受能量特性值；其中，耐受能量特性值包括单位体积耐受能量平均值和单位截面积耐受电流值；根据各冲击电流波形的耐受能量特性值，对比分析在各冲击电流波形下电阻片的能量耐受特性。通过一系列试验，计算出冲击电流波形的耐受能量特性值，实现量化分析各种不同类型冲击波形下电阻片能量耐受特性，提高电阻片能量耐受能力评价的精准度，得到电阻片在不同冲击电流波形下能量耐受特性，用于避雷器选型，对于工作在某种工况下的避雷器，如变电站出线侧和母线侧避雷器，出线侧避雷器就主要受线路上传过来的雷电过电压，而母线避雷器主要受操作过电压影响，二者承受的过电压工况不同，因此可根据不同电阻片的不同冲击电流波形下的能量耐受特性，进行横向对比，对出线侧避雷器选择雷电冲击能量耐受能力较好的电阻片，对母线侧避雷器选择操作过电压能量耐受能力较好的电阻片，可对不同厂家电阻进行试验，选择性能较优的厂家，提高避雷器选型的准确性。

9、作为优选方案，不同类型的冲击电流波形，包括：4/10μs大电流冲击波形、8/20μs雷电冲击电流波形、近似正弦半波冲击电流波形、2ms方波波形、4ms方波波形。

10、作为优选方案，通过第一参数试验，测量同厂家同型号的全部电阻片的初始电气性能参数，包括：

11、对同厂家同型号的各电阻片施加直流电压，当通过电流密度为0.12ma/cm2时，统计此时电阻片两端电压，获得各电阻片的第一代表电压；

12、对同厂家同型号的各电阻片施加8/20μs雷电冲击，冲击电流幅值为标称放电电流，统计此时电阻片两端电压，获得各电阻片的第一残压。

13、作为优选方案，选取不同类型的冲击电流波形对第一电阻片进行能量注入试验，获得各冲击电流波形的第一电阻片对应的两端电压波形和机械状态，具体为：

14、根据电阻片失效的预设概率，选取各冲击电流波形对应的电流幅值；

15、根据各冲击电流波形和各冲击电流波形对应的电流幅值，对第一电阻片进行1次冲击试验，获得各冲击电流波形的第一电阻片对应的两端电压波形和机械状态。

16、作为优选方案，根据各冲击电流波形的第一电阻片对应的机械状态和初始电气性能参数，对第一电阻片进行失效判断试验，从第一电阻片中筛选出失效的电阻片，获得各冲击电流波形的第二电阻片，具体为：

17、根据各冲击电流波形的第一电阻片对应的机械状态，筛选出第一电阻片中存在机械损伤的电阻片，获得各冲击电流波形的第一失效电阻片；其中，机械损伤包括碎裂、闪络和穿孔；

18、筛选出第一电阻片中不存在机械损伤的电阻片，获得各冲击电流波形的第一正常电阻片；

19、将各冲击电流波形的第一正常电阻片放置至常温，再通过第二参数试验，获得第二正常电阻片，测量各冲击电流波形的第二正常电阻片的当前电气性能参数；其中，当前电气性能参数包括第二代表电压和第二残压；

20、根据预设条件、各冲击电流波形的第二正常电阻片的当前电气性能参数和初始电气性能参数，筛选出各冲击电流波形的第二失效电阻片；

21、选取25a/cm2的电流幅值，对各冲击电流波形的第二正常电阻片进行施加2ms方波，获得各冲击电流波形的第三正常电阻片；

22、筛选出各冲击电流波形的第三正常电阻片中存在机械损伤的电阻片，获得各冲击电流波形的第三失效电阻片；

23、根据各冲击电流波形的第一失效电阻片、第二失效电阻片和第三失效电阻片，得到各冲击电流波形的第二电阻片。

24、作为优选方案，根据预设条件、各冲击电流波形的第二正常电阻片的当前电气性能参数和初始电气性能参数，筛选出各冲击电流波形的第二失效电阻片，具体为：

25、若各冲击电流波形的第二正常电阻片中当前电阻片对应的当前电气性能参数和初始电气性能参数满足任一预设条件，则判断当前电阻片为失效状态；

26、根据各冲击电流波形的第二正常电阻片为失效状态的全部电阻片，获得各冲击电流波形的第二失效电阻片；

27、其中，预设条件包括：

28、当前电阻片的第二代表电压小于第一预设倍数的第一代表电压；

29、当前电阻片的第二代表电压大于第二预设倍数的第一代表电压；

30、当前电阻片的第二残压小于第三预设倍数的第一残压；

31、当前电阻片的第二残压大于第四预设倍数的第一残压。

32、作为优选方案，在通过第一参数试验，测量同厂家同型号的全部电阻片的初始电气性能参数之前，还包括：

33、测量同厂家同型号的全部电阻片的物理尺寸参数；其中，物理尺寸参数包括电阻片截面积和体积。

34、作为优选方案，根据各冲击电流波形的第二电阻片对应的两端电压波形和各冲击电流波形，计算各冲击电流波形的耐受能量特性值，具体为：

35、根据各冲击电流波形的第二电阻片对应的两端电压波形和各冲击电流波形，计算各冲击电流波形的每片第二电阻片的耐受能量值，公式为：

36、

37、其中，e为每片第二电阻片的耐受能量值，为电阻片两端电压，i为流过电阻片的冲击电流，t为冲击电流的持续时间；

38、根据各冲击电流波形的每片第二电阻片的耐受能量值，计算各冲击电流波形的耐受能量平均值；

39、根据各冲击电流波形的第二电阻片的电阻片截面积，计算各冲击电流波形的平均截面积；

40、将各冲击电流波形对应的电流幅值除以各冲击电流波形的平均截面积，获得各冲击电流波形的单位截面积耐受电流值；

41、根据各冲击电流波形的第二电阻片的体积，计算各冲击电流波形的平均体积；

42、将各冲击电流波形的耐受能量平均值除以各冲击电流波形的平均体积，获得各冲击电流波形的单位体积耐受能量平均值。

43、实施本发明实施例，量化计算得到电阻片在不同冲击电流波形下单位体积耐受能量平均值和单位截面积耐受电流值，不仅可用于掌握电阻片性能发展情况。可用于分析不同波形下电阻片劣化过程，还可用于避雷器故障分析中，判断耐受能量是否超过限值。

44、为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析系统，包括：电气参数获取模块、能量注入试验模块、失效判断模块、耐受能量计算模块和对比分析模块；

45、其中，电气参数获取模块用于通过第一参数试验，测量同厂家同型号的全部电阻片的初始电气性能参数，选取全部电阻片中预设片数的电阻片，得到第一电阻片；

46、能量注入试验模块用于选取不同类型的冲击电流波形对第一电阻片进行能量注入试验，获得各冲击电流波形的第一电阻片对应的两端电压波形和机械状态；

47、失效判断模块用于根据各冲击电流波形的第一电阻片对应的机械状态和初始电气性能参数，对第一电阻片进行失效判断试验，从第一电阻片中筛选出失效的电阻片，获得各冲击电流波形的第二电阻片；

48、耐受能量计算模块用于根据各冲击电流波形的第二电阻片对应的两端电压波形和各冲击电流波形，计算各冲击电流波形的耐受能量特性值；其中，耐受能量特性值包括单位体积耐受能量平均值和单位截面积耐受电流值；

49、对比分析模块用于根据各冲击电流波形的耐受能量特性值，对比分析在各冲击电流波形下电阻片的能量耐受特性。

50、作为优选方案，包括：物理参数获取模块；

51、其中，物理参数获取模块用于测量同厂家同型号的全部电阻片的物理尺寸参数；其中，物理尺寸参数包括电阻片截面积和体积。