CN116184135A - 一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法及*** - Google Patents

一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法及*** Download PDF

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CN116184135A CN202310127224.8A CN202310127224A CN116184135A CN 116184135 A CN116184135 A CN 116184135A CN 202310127224 A CN202310127224 A CN 202310127224A CN 116184135 A CN116184135 A CN 116184135A
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魏俊涛
彭向阳
范亚洲
汪政
王锐
周原
吴吉
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Abstract

本发明公开了一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法及***，方法包括测量同厂家同型号的全部电阻片的物理尺寸参数；测量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，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，对比分析在各冲击电流波形下电阻片的能量耐受特性。本实施例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。

Description

一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法及***
技术领域
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***。
背景技术
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***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。
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。
发明内容
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***，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。
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：
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。
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。
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。
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：
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；
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。
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：
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；
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。
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：
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；
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；
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；
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；
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；
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；
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。
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：
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；
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；
其中，预设条件包括：
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；
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；
当前电阻片的第二残压小于第三预设倍数的第一残压；
当前电阻片的第二残压大于第四预设倍数的第一残压。
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：
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。
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：
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：
Figure BDA0004082498960000051
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；
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；
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；
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；
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；
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。
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。
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***，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；
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；
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；
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；
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；
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。
作为优选方案，包括：物理参数获取模块；
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。
附图说明
图1：为本发明提供的一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法的一种实施例的流程示意图；
图2：为本发明提供的一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法的一种实施例的电阻片失效判断流程图；
图3：为本发明提供的一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法的一种实施例的不同波形下能量耐受特性对比图；
图4：为本发明提供的一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析***的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参照图1，为本发明实施例提供的一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法的流程示意图。本实施例分析方法适用于分析避雷器电阻片在不同陡度电流下能量耐受特性，本实施例通过实现量化分析各种冲击波形下电阻片能量耐受特性，提高避雷器选型的准确性。该分析方法包括步骤101至步骤106，各步骤具体如下:
步骤101：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。
在本实施例中，选取某厂家某型号电阻片一批，测量这批电阻片的物理尺寸参数，电阻片截面积，记为S，测量体积，记为V。
步骤102：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。
可选的，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：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；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。
在本实施例中，测量电阻片初始电气性能参数，该参数是在电阻片U-I特性曲线上选取2个特征参数点。进行第一参数试验时，第一个特征参数点为代表电压，即是对电阻片施加直流电压，当通过电流密度为0.12mA/cm2时，此时电压即为代表电压，用Uc表示，初始值(第一代表电压)为Uc0。第二个特征参数点为标称放电电流下残压，对电阻片施加8/20雷电冲击，冲击电流幅值为标称放电电流，此时电阻片两端电压即为残压，用Ur表示，初始值(第一残压)为Ur0。测量并记录所有电阻片以上2个特征参数点数值，获得各电阻片的第一代表电压Uc0和第一残压Ur0。随后取若干片电阻片，预设片数为20片或20片以上，作为下一步进行冲击试验(能量注入试验)的样本。
步骤103：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。
可选的，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。
在本实施例中，确定电阻片施加的冲击电流波形，为验证电阻片在不同电流波形陡度下能量耐受能力，选择以下5种波头陡度或持续时间不同的冲击电流波形。
(1)4/10μs大电流冲击；
(2)8/20μs雷电冲击电流；
(3)200～230μs(冲击电流瞬时值超过5％峰值，持续时间在200μs～230μs的近似正弦半波冲击电流)；
(4)2ms方波；
(5)4ms方波。
可选的，步骤103具体为：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；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。
在本实施例中，将5种冲击电流波形分别进行相同的冲击试验和失效判断试验，从而计算出不同冲击电流波形下的耐受能量值。选取任一波形对电阻片进行1次冲击试验(能量注入试验)，记录冲击电流波形及电阻片两端电压波形，并统计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。选取不同冲击电流波形对应的电流幅值时，在该电流幅值下使得电阻片失效的概率为预设概率(20％～80％)，以此来选取各电流冲击波形的幅值。并且对应不同规格型号，不同厂家电阻片，电流幅值会有所差别，可以通过大量的试验数据选取不同冲击电流波形对应的电流幅值。
步骤104：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。
可选的，步骤104具体为：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；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；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；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；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；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；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。
在本实施例种，冲击试验后，电阻片失效判断流程，如图2所示，首先观察电阻片状态，如电阻片出现可见的机械损坏(如:碎裂、闪络和穿孔)等，则认为电阻片失效，获得第一失效电阻片。如电阻片未出现机械损坏(第一正常电阻片)，则将这些第一正常电阻片放置至常温，通过第二参数试验，获得第二正常电阻片，并依次测量当前电阻片(第二正常电阻片)的代表电压和残压，进行第二参数试验时，第一个特征参数点为代表电压，即是对电阻片施加直流电压，当通过电流密度为0.12mA/cm2时，此时电压即为代表电压。第二个特征参数点为标称放电电流下残压，对电阻片施加8/20雷电冲击，冲击电流幅值为标称放电电流，此时电阻片两端电压即为残压，测量并记录所有第二正常电阻片以上2个特征参数点数值，获得第二正常电阻片的第二代表电压Uc1和第二残压Ur1。如果满足预设条件中任意1条，则认为电阻片失效，从而筛选出各冲击电流波形的第二失效电阻片。为了避免电阻片内部存在细微的结构损坏，但外观无法分辨，导致判断错误，在以上试验后，再对第二正常电阻片施加2ms方波，电流幅值按照25A/cm2选取，试验后观察电阻片状态，如电阻片出现可见的碎裂、闪络、穿孔等，则认为电阻片失效，获得各冲击电流波形的第三失效电阻片，如未出现以上的机械损坏，则认为该电阻片通过所有试验，统计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，获得各冲击电流波形的第二电阻片，第二电阻片是从第一电阻片中筛选出失效的电阻片。
可选的，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：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；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；其中，预设条件包括：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；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；当前电阻片的第二残压小于第三预设倍数的第一残压；当前电阻片的第二残压大于第四预设倍数的第一残压。
在本实施例中，根据第二正常电阻片的第二代表电压Uc1和第二残压Ur1，以及其对应的初始电气性能参数第一代表电压Uc0和第一残压Ur0，如果满足以下预设条件中任意1条，则认为电阻片失效，其中，第一预设倍数为0.95，第二预设倍数为1.05，第三预设倍数为0.95，第四预设倍数为1.05，预设条件为：
(1)电阻片的代表电压，Uc1＜0.95Uc0或Uc1＞1.05Uc0；
(2)电阻片的残压，Ur1＜0.95Ur0或Uc1＞1.05Ur0。
步骤105：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。
可选的，步骤105具体为：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：
Figure BDA0004082498960000111
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；
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；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；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；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；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。
在本实施例中，对于试验中所有出现失效的电阻片(第二电阻片)，依据步骤103中记录的冲击电流波形及电阻片两端电压波形，根据如下公式计算电阻片能量注入试验中耐受能量值E，公式如下：
Figure BDA0004082498960000112
其中，E为每片第二电阻片的耐受能量值，为避雷器电阻片两端电压，i为流过避雷器电阻片的冲击电流，T为冲击电流的持续时间。
并对所有失效电阻片能量值进行平均，获得耐受能量平均值E0。再根据所统计的电阻片截面积和体积，耐受能量平均值除以各冲击电流波形的平均体积，计算出电阻片单位体积耐受能量平均值E0/V，根据冲击电流幅值除以各冲击电流波形的平均截面积，获得单位截面积耐受电流值，电阻片单位截面积耐受电流值I/S。
步骤106：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。
在本实施例中，经步骤103至步骤105，计算得出所有电流冲击波形下电阻片单位体积耐受能量平均值和单位截面积耐受电流值，对比分析电阻片在不同波形下能量耐受特性，不同波形下能量耐受特性对比，如图3所示，S为4/10μs大电流冲击；U为8/20μs雷电冲击电流；V为200～230μs(冲击电流瞬时值超过5％峰值,持续时间在200μs～230μs的近似正弦半波冲击电流)；W为2ms方波；X为4ms方波；Y为施加工频电压，持续时间10s。如图3所示，纵轴为单位体积耐受能量平均值，横轴为单位截面积耐受电流值，可以得到不同厂家规格型号电阻片对应不同波形下的单位体积能量耐受平均值。图形上可得出电阻片耐受极限的具体数值，如单位截面积耐受最大电流，单位体积耐受的最大能量。获得各波形下的耐受能量特性值，获得能量耐受的规律，同种电阻片在不同波形下，按冲击波头陡度从缓到陡，能量耐受值先增加，后减小，可将耐受能量特性值应用于避雷器故障及缺陷分析，如已知某过电压波形下避雷器故障，可以核算避雷器吸收能量及承受冲击电流幅值，再对比以上图形中的数值，来判断到底是过电压超过避雷器耐受，还是未超过避雷器耐受，是避雷器质量问题。还可用来进行避雷器状态预警，对避雷器运行中受到的过电压波形进行记录，如果避雷器耐受过电压幅值或能量超过图形上数值，即使目前避雷器正常运行，但是也认为避雷器受到不可恢复损伤，应立即退出运行。
实施本发明实施例，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。
实施例二
相应地，参见图4，图4是本发明提供的一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析***的实施例二的结构示意图。如图4所示，多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析***包括物理参数获取模块401、电气参数获取模块402、能量注入试验模块403、失效判断模块404、耐受能量计算模块405和对比分析模块406；
其中，物理参数获取模块401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。
电气参数获取模块402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；
能量注入试验模块403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；
失效判断模块404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；
耐受能量计算模块405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；
对比分析模块406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。
实施本发明实施例，得到电阻片在不同冲击电流波形下能量耐受特性，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。可用于避雷器故障分析中，判断耐受能量是否超过限值。可用于避雷器选型，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，因二者承受的过电压工况不同，因此可通过本专利成果，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，也可对不同厂家电阻进行试验，选择性能较优的厂家。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法，其特征在于，包括：
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，选取所述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所述第一电阻片进行能量注入试验，获得各所述冲击电流波形的所述第一电阻片对应的两端电压波形和机械状态；
根据各所述冲击电流波形的所述第一电阻片对应的所述机械状态和所述初始电气性能参数，对所述第一电阻片进行失效判断试验，从所述第一电阻片中筛选出失效的电阻片，获得各所述冲击电流波形的第二电阻片；
根据各所述冲击电流波形的所述第二电阻片对应的两端电压波形和各所述冲击电流波形，计算各所述冲击电流波形的耐受能量特性值；其中，所述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；
根据各所述冲击电流波形的耐受能量特性值，对比分析在各所述冲击电流波形下电阻片的能量耐受特性。
2.如权利要求1所述的多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法，其特征在于，所述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。
3.如权利要求1所述的多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法，其特征在于，所述通过第一参数试验，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：
对同厂家同型号的各所述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，获得各所述电阻片的第一代表电压；
对同厂家同型号的各所述电阻片施加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，获得各所述电阻片的第一残压。
4.如权利要求1所述的多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法，其特征在于，所述选取不同类型的冲击电流波形对所述第一电阻片进行能量注入试验，获得各所述冲击电流波形的所述第一电阻片对应的两端电压波形和机械状态，具体为：
根据电阻片失效的预设概率，选取各所述冲击电流波形对应的电流幅值；
根据各所述冲击电流波形和各所述冲击电流波形对应的所述电流幅值，对所述第一电阻片进行1次冲击试验，获得各所述冲击电流波形的所述第一电阻片对应的两端电压波形和机械状态。
5.如权利要求3所述的多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法，其特征在于，所述根据各所述冲击电流波形的所述第一电阻片对应的所述机械状态和所述初始电气性能参数，对所述第一电阻片进行失效判断试验，从所述第一电阻片中筛选出失效的电阻片，获得各所述冲击电流波形的第二电阻片，具体为：
根据各所述冲击电流波形的所述第一电阻片对应的所述机械状态，筛选出所述第一电阻片中存在机械损伤的电阻片，获得各所述冲击电流波形的第一失效电阻片；其中，所述机械损伤包括碎裂、闪络和穿孔；
筛选出所述第一电阻片中不存在机械损伤的电阻片，获得各所述冲击电流波形的第一正常电阻片；
将各所述冲击电流波形的所述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，测量各所述冲击电流波形的所述第二正常电阻片的当前电气性能参数；其中，所述当前电气性能参数包括第二代表电压和第二残压；
根据预设条件、各所述冲击电流波形的所述第二正常电阻片的所述当前电气性能参数和所述初始电气性能参数，筛选出各所述冲击电流波形的第二失效电阻片；
选取25A/cm2的电流幅值，对各所述冲击电流波形的所述第二正常电阻片进行施加2ms方波，获得各所述冲击电流波形的第三正常电阻片；
筛选出各所述冲击电流波形的所述第三正常电阻片中存在机械损伤的电阻片，获得各所述冲击电流波形的第三失效电阻片；
根据各所述冲击电流波形的所述第一失效电阻片、所述第二失效电阻片和所述第三失效电阻片，得到各所述冲击电流波形的所述第二电阻片。
6.如权利要求5所述的多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法，其特征在于，所述根据预设条件、各所述冲击电流波形的所述第二正常电阻片的所述当前电气性能参数和所述初始电气性能参数，筛选出各所述冲击电流波形的第二失效电阻片，具体为：
若各所述冲击电流波形的所述第二正常电阻片中当前电阻片对应的所述当前电气性能参数和所述初始电气性能参数满足任一所述预设条件，则判断所述当前电阻片为失效状态；
根据各所述冲击电流波形的所述第二正常电阻片为所述失效状态的全部电阻片，获得各所述冲击电流波形的第二失效电阻片；
其中，所述预设条件包括：
所述当前电阻片的所述第二代表电压小于第一预设倍数的所述第一代表电压；
所述当前电阻片的所述第二代表电压大于第二预设倍数的所述第一代表电压；
所述当前电阻片的所述第二残压小于第三预设倍数的所述第一残压；
所述当前电阻片的所述第二残压大于第四预设倍数的所述第一残压。
7.如权利要求4所述的多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法，其特征在于，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：
测量所述同厂家同型号的全部电阻片的物理尺寸参数；其中，所述物理尺寸参数包括电阻片截面积和体积。
8.如权利要求7所述的多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析方法，其特征在于，所述根据各所述冲击电流波形的所述第二电阻片对应的两端电压波形和各所述冲击电流波形，计算各所述冲击电流波形的耐受能量特性值，具体为：
根据各所述冲击电流波形的所述第二电阻片对应的两端电压波形和各所述冲击电流波形，计算各所述冲击电流波形的每片所述第二电阻片的耐受能量值，公式为：
Figure FDA0004082498950000041
其中，E为每片所述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；
根据各所述冲击电流波形的每片所述第二电阻片的耐受能量值，计算各所述冲击电流波形的耐受能量平均值；
根据各所述冲击电流波形的所述第二电阻片的所述电阻片截面积，计算各所述冲击电流波形的平均截面积；
将各所述冲击电流波形对应的电流幅值除以各所述冲击电流波形的平均截面积，获得各所述冲击电流波形的单位截面积耐受电流值；
根据各所述冲击电流波形的所述第二电阻片的所述体积，计算各所述冲击电流波形的平均体积；
将各所述冲击电流波形的所述耐受能量平均值除以各所述冲击电流波形的平均体积，获得各所述冲击电流波形的单位体积耐受能量平均值。
9.一种多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析***，其特征在于，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；
其中，所述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，选取所述全部电阻片中预设片数的电阻片，得到第一电阻片；
所述能量注入试验模块用于选取不同类型的冲击电流波形对所述第一电阻片进行能量注入试验，获得各所述冲击电流波形的所述第一电阻片对应的两端电压波形和机械状态；
所述失效判断模块用于根据各所述冲击电流波形的所述第一电阻片对应的所述机械状态和所述初始电气性能参数，对所述第一电阻片进行失效判断试验，从所述第一电阻片中筛选出失效的电阻片，获得各所述冲击电流波形的第二电阻片；
所述耐受能量计算模块用于根据各所述冲击电流波形的所述第二电阻片对应的两端电压波形和各所述冲击电流波形，计算各所述冲击电流波形的耐受能量特性值；其中，所述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；
所述对比分析模块用于根据各所述冲击电流波形的耐受能量特性值，对比分析在各所述冲击电流波形下电阻片的能量耐受特性。
10.如权利要求9所述的多冲击波形下电阻片能量耐受特性的分析***，其特征在于，包括：物理参数获取模块；
其中，所述物理参数获取模块用于测量所述同厂家同型号的全部电阻片的物理尺寸参数；其中，所述物理尺寸参数包括电阻片截面积和体积。
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