一种串联间隙避雷器的间隙距离随海拔变化的确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种串联间隙避雷器的间隙距离的确定方法，尤其指一种串联间隙避 雷器的间隙距离随海拔变化的确定方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力线路的增加，因雷击引起的线路跳闸事故日益增多。线路避雷器在线路 防雷中发挥了重要作用。用于线路防雷的避雷器有两种类型：一种是无间隙金属氧化物避 雷器；另一种是带串联间隙避雷器。对有间隙避雷器具有可靠性高，运行寿命长等优点，在 线路防雷保护上得到迅速的发展。带串联间隙避雷器由避雷器本体与外间隙串联组成，其 应用的关键在于保持合适的间隙距离。
[0003] 带串联间隙避雷器由避雷器本体与外间隙串联组成，避雷器本体只在间隙放电时 才承受工频电压的作用。工频电压下，避雷器间隙与本体承担的电压按照各自电容分压。间 隙与本体相比，本体容抗起主导作用，本体在运行电压下承担的电压很小，电阻片无劣化问 题。因而，对有间隙避雷器具有可靠性高，运行寿命长等优点，在线路防雷保护上得到迅速 的发展。
[0004] 带串联间隙避雷器在架空电力线路中应用的关键在于保持合适的间隙距离，而该 间隙距离受外界因素，例如海拔高度等因素的影响，应做相应调整；同样，也需要根据被保 护对象的绝缘水平而对间隙距离做相应调整。目前，国内使用的带串联间隙避雷器大多仅 仅粗略的给出了间隙距离的范围，使用中根据当地的干湿度、海拔条件等因素靠经验确定， 无法保证带串联间隙避雷器正常稳定工作。因而，得到一种能够快速、简捷和准确的间隙距 离确定方法对带串联间隙避雷器在不同海拔高度地区的应用将起到至关重要的作用。
[0005] 串联间隙避雷器的间隙50%放电电压应由线路绝缘子串的50%闪络电压和避雷 器本体的直流ImA参考电压U lmA共同确定。
[0006] 国标GB/T16927. 1-1997对于破坏性放电试验，推荐采用Weibull分布、正态分布 和二重指数分布来进行数据分析。目前对多次破坏性试验结果进行数据统计分析大多采用 正态分布的方法，采用正态分布来计算时，需要采集的实验数组多，否则准确性低，一般需 要上百组实验，才能达到准确性要求，前序工作多，计算复杂。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进， 提供一种串联间隙避雷器的间隙距离随海拔变化的确定方法，以达到计算简捷、准确的目 的。为此，本发明采取以下技术方案。
[0008] 一种串联间隙避雷器的间隙距离随海拔变化的确定方法，其特征在于包括以下步 骤：
[0009] 1)获取避雷器本体直流u1Ma;
[0010] 2)在对应的海拔条件下，对绝缘子进行雷电冲击闪络试验，试验时，绝缘子的一端 为高压端，另一端为接地端，绝缘子连接用于提供峰值范围为30kV~1200kV的雷电冲击波 冲击电压发生器及用于分压的分压器，试验获得多组雷电冲击闪络电压值，对雷电冲击闪 络电压值用Weibull分布处理得到现场海拔条件下绝缘子串50%放电概率的冲击放电电 压 ULS50%;
[0011] 3)根据计算公式U' /1.2-υ?ηΛ，计算避雷器串联间隙的预期冲击放 电电压值U' LG50% ?
[0012] 4)对带串联间隙避雷器的间隙进行雷电冲击闪络试验，试验时，间隙的一端为高 压端，另一端为接地端，间隙连接用于提供峰值范围为30kV~1200kV的雷电冲击波冲击电 压发生器及用于分压的分压器，实验时对不同间距的间隙进行20-30次测试，记录雷电冲 击放电电压，用Weibull概率分布的方法进行处理，得到不同间距间隙的50%放电概率的 冲击放电电压υ?(；5(ι%;
[0013] 5)用幂函数进行对间隙距离与50%放电概率的冲击放电电压Uui5c^进行拟合，得 到间隙50%放电概率的冲击放电电压和间隙距离的关系曲线；
[0014] 6)根据拟合曲线以及预期冲击放电电压值U' ，得到合适的间隙距离。
[0015] 得到串联间隙的50%击穿概率的冲击放电电压Uui5c^是得到符合间距要求的间隙 的基础。
[0016] 线路型串联间隙避雷器的50%雷电冲击放电电压队5。％约等于串联间隙的50%雷 电冲击放电电压与避雷器本体直流U 1dia之和。即
[0017] Ul50 % -Ulg50 %+UlmA (1)
[0018] 线路绝缘子串的50%雷电冲击放电电压Uu5(l%与线路避雷器的配合系数取 1. 2,则
[0019] ULS5(I% - I- 2\JL50% - I. 2 (ULG5CI%+UlmA) (2)
[0020] 则串联间隙的50%击穿概率的冲击放电电压υ_%:
[0021] Ulg50% -ULS5(I%/I. 2-UlmA (3)
[0022] 由式（3)可见，要确定串联间隙的间隙距离，需要确定串联间隙的50%冲击放电 电压，而间隙的50 %冲击放电电压又由绝缘子串的50 %冲击放电电压队5(|%和避 雷器本体直流U1im共同确定。
[0023] 绝缘子串（间隙）的50 %放电概率的冲击放电电压 Uls 5〇 % (Ulg50O^ )可按基于 Weibull分布的数据处理方法及其配套的试验方法得到，步骤如下：
[0024] 1)试验方法
[0025] 在各个设定的间隙距离下（或对各种绝缘子串），试验电压由低往高施加，测量其 闪络（击穿）电压。即开始施加一个较低的电压，如果没有发生闪络（击穿），则增加5kV 电压继续进行，直到发生闪络（击穿）为止，记录雷电冲击闪络（击穿）电压A。按此步骤， 在每种类型的间隙（或绝缘子串）下，重复进行20次，得到一组试验数据。
[0026] 2)基于Weibull分布的50%放电概率的冲击放电电压的数据处理方法
[0027] Weibull分布的物理模型是最弱环节原则，是计算若干个环节组成的整条链失效 的概率分布模型，这一模型适用于由某一局部失效，便引起全部机能停止的现象。
[0028] 对于二维参数的Weibull分布，其概率函数如式（1)所示：
[0029] F((；) = l-oxp(-^―) (4) Π
[0030] 式⑴中，U是随机变量，该处指闪络电压（kV)，m和η是与U无关的参数。概率 函数的曲线随m取值不同而呈现不同的形状，故称m为形状参数；τι 一般被称为尺度参数。
[0031] 对多次击穿（闪络）的试验数据，按照Weibull概率分布的方法进行处理，用 Matlab软件进行计算，可方便得到任意击穿（闪络）概率（包括50%放电概率）的放电电 压值。具体方法如下：
[0032] (1)针对本发明的试验方法，在得到某一间隙下的20组重复击穿数据后，记为N1 -[n" Ii2, n3，......，Ii20];
[0033] (2)调用Matlab软件中的函数"[m，n] =Wblfit(N1)'拟合出该列数据服从 Weibull分布的形状参数m;尺度参数η ;
[0034] (3)调用函数"U5(l%= wblinv(0. 5, m，η ) "可分别计算出服从Weibull分布的50% 击穿（闪络）概率的击穿电压值。（同理，可计算出任意击穿概率的击穿电压值，把"〇. 5" 换成其他值即可）。
[0035] 通过本技术方案可以得到各种类型绝缘子串50%放电概率的冲击闪络电压Uu5Q% 和不同间隙距离的间隙50 %放电概率的冲击击穿电压。
[0036] 对工程用电介质的击穿场强，符合Weibull概率分布，尤其是在小样本的情况下。 在小样本情况下用Weibull分布的拟合要好于正态分布，本技术方案依据带串联间隙避 雷器间隙击穿电压的计算方法，对绝缘子串的50%放电电压和间隙的50%放电电压采用 Weibull分布的方法进行确定，并制定了配套的试验方法，以快速准确地确定避雷器串联间 隙的间距，为带串联间隙避雷器在各种海拔条件下的应用奠定了基础。
[0037] 作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
[0038] Weibull分布的概率函数为：fH = 式中，