一種基于枚舉式的電感型限流避雷針優(yōu)化設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及輸電線路防雷領域，特別設及一種基于枚舉式的電感型限流避雷針優(yōu) 化設計方法。
【背景技術】
[0002] 雷擊跳閩是我國輸電線路跳閩故障的主要原因之一。隨著人們對輸電線路雷電機 理及其防護方法研究的深入，輸電線路防雷技術取得了豐富的研究成果，在一定程度上降 低了輸電線路的雷害事故。但是，隨著電力設備和保護裝置等技術的完善，雷擊輸電線路導 致的線路跳閩仍然是我國輸電線路故障的主要原因，提高輸電線路性能對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定 運行有著十分重要的意義。
[0003] 近年來，W降低雷電流睹度和幅值進而降低雷害事故的電感型限流避雷針受到了 關注。目前其研究工作主要從"電路"角度建模和分析其限流效果和防雷機理。實際上， "電路"模型是"電磁場場"問題的近似，特別是施加快速變化雷電流的電感線圈，必須對其 "電磁場"問題充分研究才能得到準確的"電路"模型。現有"電路"模型在解釋電感型限流 避雷針防雷原理時存在不足。因此不能證明電感型電流避雷針的基本防雷原理及其防雷效 果，更加沒有優(yōu)化設計方法的提出。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了克服現有技術存在的不足，本發(fā)明提供一種基于枚舉式的電感型限流避雷針 優(yōu)化設計方法。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術方案：
[0006] 一種基于枚舉式的電感型限流避雷針優(yōu)化設計方法，包括如下步驟：
[0007] S1設計一電感型限流避雷針，其具體結構為：采用一根銅導線繞在磁導率為yr 的圓柱體上，所述圓柱體的材料為A，圓柱體半徑為R，長度為H，銅導線半徑為r，纏繞N應， 應間距離為山所述銅導線纏繞后外層誘筑相對介電常數為er的材料B，導線經剛性良導 體引出作為避雷針；
[000引 S2采用有限元分析方法建立S1中電感型限流避雷針的靜電場模型，并提取其高 頻下電磁暫態(tài)參數，包括各應間分布電容Cd和各應對地分布電容Ce;
[0009] S3根據電感手冊中線圈電感計算方法，得到限流避雷針中線圈的電感值，并初步 估算線圈電感值的范圍；
[0010] S4建立關于應間電容、每應對地電容和限流避雷針每應電感的電感型限流避雷針 的局頻電路板型；
[0011] S5采用電磁暫態(tài)仿真分析軟件在S4建立的高頻電路模型建立電感型限流避雷針 的電磁暫態(tài)仿真模型，輸入雷電流通過避雷針觀察分析雷電流的變化；
[0012] S6采用電磁暫態(tài)仿真分析軟件在S5基礎上，建立輸電線路、雷電流、桿塔及絕緣 子的模擬雷電擊中桿塔頂部的仿真分析模型，分別仿真分析避雷針模型裝設在桿塔頂部及 未裝設電感型限流避雷針時線路的反擊耐雷水平；
[0013] S7如果反擊耐雷水平不符合用戶要求，通過改變應間電容、每應電感及每應對地 電容，進而改變高頻電路模型，然后重復S5及S6驗證防雷效果，直到符合要求。
[0014] 所述S3中線圈電感計算方法采用如下公式：
[0015]
【主權項】
1. 一種基于枚舉式的電感型限流避雷針優(yōu)化設計方法，其特征在于，包括如下步驟： Sl設計一電感型限流避雷針，其具體結構為：采用一根銅導線繞在磁導率為的圓 柱體上，所述圓柱體的材料為A，圓柱體半徑為R，長度為H，銅導線半徑為r，纏繞N匝，匝間 距離為d，所述銅導線纏繞后外層澆筑相對介電常數為ε r的材料B，導線經剛性良導體引 出作為避雷針； S2采用有限元分析方法建立Sl中電感型限流避雷針的靜電場模型，并提取其高頻下 電磁暫態(tài)參數，包括各西間分布電容Cd和各西對地分布電容Ce ; S3根據電感手冊中線圈電感計算方法，得到限流避雷針中線圈的電感值，并初步估算 線圈電感值的范圍； S4建立關于匝間電容、每匝對地電容和限流避雷針每匝電感的電感型限流避雷針的高 頻電路模型； S5采用電磁暫態(tài)仿真分析軟件在S4建立的高頻電路模型建立電感型限流避雷針的電 磁暫態(tài)仿真模型，輸入雷電流通過避雷針觀察分析雷電流的變化； S6采用電磁暫態(tài)仿真分析軟件在S5基礎上，建立輸電線路、雷電流、桿塔及絕緣子的 模擬雷電擊中桿塔頂部的仿真分析模型，分別仿真分析避雷針模型裝設在桿塔頂部及未裝 設電感型限流避雷針時線路的反擊耐雷水平； S7如果反擊耐雷水平不符合用戶要求，通過改變匝間電容、每匝電感及每匝對地電容， 進而改變高頻電路模型，然后重復S5及S6驗證防雷效果，直到符合要求。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中線圈電感計算方法采用如下公 式：
其中為Utl真空磁導率，μ ^3介質相對磁導率，N為線圈匝數，D為線圈直徑，所述D = 2R，H為線圈長度，1(。表示系數，所述a =H/D。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5具體為：在電感型限流避雷針一 端輸入一標準雷電流波形時，另一端輸出雷電流波形的變化，關注雷電流峰值和雷電流陡 度的變化，以雷電流陡度和幅值降低幅度共同評價電感型限流避雷針的效果。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于枚舉式的電感型限流避雷針優(yōu)化設計方法，通過電感型限流避雷針的初步設計，建立該避雷針的經常長模型，根據電感手冊中線圈電感的計算方法，得到電感值，基于匝間電容、每匝對地電容和限流避雷針每匝電感的電感型限流避雷針的高頻等效電路模型，采用電磁暫態(tài)仿真分析軟件，建立電感型限流避雷針的電磁暫態(tài)仿真計算程序，分析引入輸電線路后對雷電流幅值及線路反擊耐雷水平的影響，若對反擊耐雷水平的提高效果不明顯，則以枚舉式方式，通過改變電感型限流避雷針的結構尺寸、材料等，單一改變電感、匝間電容或對地電容達到要求。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104866644
【申請?zhí)枴緾N201510160407
【發(fā)明人】韓永霞, 李立浧, 戴棟, 張 杰, 唐力, 阮耀萱
【申請人】華南理工大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月3日