一种多腔室灭弧装置遮断工频续流能力计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113688494A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202110675187.5G06Q50/06(2012.01)(22)申请日2021.06.17G06F113/08(2020.01)(71)申请人云南电网有限责任公司德宏供电局地址678499云南省德宏傣族景颇族自治州芒市阔时路96号申请人云南电网有限责任公司电力科学研究院(72)发明人刘平林浦仕遵李宏梅彭庆军陈永梅陈朝毅范庆前张辉黄云飞(74)专利代理机构昆明正原专利商标代理有限公司53100代理人金耀生刘冠群(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种多腔室灭弧装置遮断工频续流能力计算方法(57)摘要本发明一种多腔室灭弧装置遮断工频续流能力计算方法，基于电弧链式思想用一个电弧模型来代表多个短电弧，通过改变耗散功率值来实现腔室数目的改变，在ATP‑EMTP中对电弧模型进行搭建。结合绝缘闪络模型实现对多腔室灭弧装置的建模，将其用于输电线路雷击模型中，得到多腔室灭弧装置输电线路的雷击模型，仿真计算不同腔室数量下多腔室灭弧装置遮断工频续流能力。相较于多腔室灭弧装置电弧模型由单个腔室的电弧模型相串联来实现，由于输电线路电压等级较高时多腔室结构腔室数量过多，难以在仿真中实现。因此本发明通过改变耗散功率值来改变腔室数目，可在输电线路雷击暂态模型实现，选择合适的腔室数量来有效保证输电线路的安全可靠运行。CN113688494ACN113688494A权利要求书1/2页1.一种多腔室灭弧装置遮断工频续流能力计算方法，其特征在于：该多腔室灭弧装置遮断工频续流能力计算方法通过搭建多腔室灭弧装置仿真模型结合输电线路雷击暂态模型，改变耗散功率体现多腔室灭弧结构腔室的变化情况，分析腔室数量对遮断工频续流能力的影响；具体包括以下步骤：步骤一耗散功率计算,根据室温、电弧温度、气流速度、电弧长度、电弧电流计算单个腔室的耗散功率P，多腔室灭弧装置总的耗散功率P总通过叠加单个腔室的耗散功率得到，即P总＝P×n，其中n为多腔室灭弧装置的灭弧腔室数量；步骤二搭建电弧仿真模型，利用冲击气流下改进的Mayr电弧数学模型，用TACS模块搭建电弧仿真模型，且搭建电弧仿真模型过程中需进行电弧电阻的模拟；步骤三搭建线路总体模型，通过输电线路雷击暂态模型，利用ATP‑EMTP仿真软件搭建雷电流模型、杆塔模型、架空线路模型、绝缘子串闪络模型，其中用TACS模块搭建电弧仿真模型，将绝缘闪络模型和电弧模型相结合模拟多腔室灭弧装置模型，搭建线路总体模型；步骤四遮断工频续流能力的仿真运算，通过将灭弧腔室的数量n、多腔室灭弧装置总的耗散功率P总输入多腔室灭弧装置仿真模型，由多腔室灭弧装置仿真模型进行仿真运算，得出多腔室灭弧装置中流过的电弧电流波形，通过电弧电流波形查看灭弧时间；步骤五选择合适灭弧腔室数量，通过对不同腔室数量下多腔室灭弧结构进行遮断工频续流能力的仿真运算，建立腔室数量与灭弧时间曲线，曲线中找出灭弧时间拐点所对应的腔室数量即为合适灭弧腔室数量。2.根据权利要求1所述的多腔室灭弧装置遮断工频续流能力计算方法，其特征在于：所述单个腔室的耗散功率P的计算公式为：式中P’为单位长度电弧的耗散功率、L为电弧的长度、v为气流速度、I为电弧电流；其中，单位长度电弧的耗散功率P’的计算公式为：式中T0为室温、T为电弧平均温度、d为横吹作用下电弧直径、v为气流速度、Pk为对流散热；其中，横吹作用下电弧直径d的计算公式为：式中v为气流速度、I为电弧电流。3.根据权利要求1所述的多腔室灭弧装置遮断工频续流能力计算方法，其特征在于：电弧电阻的模拟为通过多腔室灭弧装置仿真模型，利用电弧数学模型的积分形式引入灭弧间隙的电弧瞬时电流，结合确定的电弧的耗散功率P、时间常数τ计算电弧电导，进而取其导数输入多腔室灭弧装置仿真模型的可控电阻模块，实现对电弧电阻的模拟；其中，电弧数学模型的积分形式为：2CN113688494A权利要求书2/2页式中，i为电弧的瞬时电流；g为电弧瞬时电导；P为电弧的耗散功率；τ为时间常数。4.根据权利要求1所述的多腔室灭弧装置遮断工频续流能力计算方法，其特征在于：在选择合适灭弧腔室数量的过程中，若首次仿真运算的灭弧时间在1ms内，则将灭弧腔室的数量n依次递减后，再进行遮断工频续流能力的仿真运算，直至发现灭弧时间大于1ms后，建立腔室数量与灭弧时间曲线；若首次仿真运算的灭弧时间大于1ms，则将灭弧腔室的数量n依次递增后，再进行遮断工频续流能力的仿真运算，直至发现灭弧时间在1ms内后，建立腔室数量与灭弧时间曲线。5.根据权利要求1所述的多腔室灭弧装置遮断工频续流能力计算方法