一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法与流程

本发明涉及罐式断路器检测，特别涉及一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法。

背景技术：

1、罐式断路器是特高压变电站的主要设备之一。合闸电阻通常被用以抑制断路器分合闸过程中的合闸涌流。在长期运行的过程中，断路器合闸电阻不仅仅会受到巨大的机械力，而且还会受到合闸过程中带了的冲击电流的冲击，轻则出现触头电弧、零部件松动、及卡涩等故障，严重可引起着火或爆炸合闸电阻在长期受到分合闸操动冲击的作用下其表面可能出现损坏，甚至出现电阻碎屑的脱落，散落的电阻片碎屑可能导致断路器在运行过程中发生停电，对电网运行可靠性产生严重影响。合闸电阻出现的故障，主要可以分为以下2个方面：

2、(1)合闸电阻受到分合闸过程中巨大的机械应力，使得合闸电阻表面会产生些许微裂纹，微裂纹会影响合闸电阻的电学特性以及微裂纹处的抗压强度必定会受到影响，使合闸电阻耐受电流大小会有所降低。

3、(2) 合闸电阻受到冲击电流的注入，由于合闸电阻是半导体，必定会导致合闸电阻升温，从而合闸电阻表面就会有电阻碎屑脱落到罐底，掉落在罐底的电阻碎屑会与合闸电阻间形成电流通道，引起闪络现象。

4、对于上述两种情况的危害，国内外电力科研机构对罐式断路器合闸电阻的研究持续进行，研究主要有以下方面，一是通过在优化分合闸操作过程，从而降低合闸涌流对合闸电阻的影响，二是通过研究合闸电阻内部材料组分，通过对合闸电阻的组分进行调控以得到最优的合闸电阻材料配方，三是优化罐式断路器的连接结构和连接方式，以保证合闸电阻的可靠运行。通过上述研究可以看出，目前对罐式断路器合闸电阻模型的建立并未实现，有必要对合闸电阻质量检测进行等值建模，以便后续电力系统安全运行。

5、背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法，不仅能准确建立检测合闸电阻的承受冲击电流极限值，而且能评估合闸电阻材料组分的影响，保证电力系统稳定运行。

2、一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法包括：

3、基于合闸电阻的电学参数和几何模型建立合闸电阻模型，电学参数包括合闸电阻电导率、热膨胀系数、杨氏模量、密度和比热容，以设置为合闸电阻模型的合闸电阻电导率、热膨胀系数、杨氏模量、密度和比热容，

4、基于所述合闸电阻模型和合闸电阻的电学参数建立合闸电阻等效破坏仿真数值模型，所述合闸电阻等效破坏仿真数值模型包括依次设置的冲击电流波形、合闸电阻间的接触方式和合闸电阻的温度特性，

5、基于所述合闸电阻等效破坏仿真数值模型等值建模形成冲击电流注入合闸电阻等效破坏仿真数值模型，计算合闸电阻能承受冲击电流的极限值，通过注入电流情况下合闸电阻的应力与合闸电阻的标准抗压强度比较，以得到合闸电阻的耐受值。

6、所述的一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法中，几何模型包括触头的外圆半径、内圆半径和合闸电阻片的厚度。

7、所述的一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法中，合闸电阻的电学参数包括冲击电流波形、冲击电流的峰值、峰值时间和半峰值时间以及合闸电阻投入时间。

8、所述的一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法中，合闸电阻模型还包括合闸电阻抗压强度。

9、所述的一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法中，合闸电阻等效破坏仿真数值模型中，电能转化为热能的转化公式为：，其中，q为电能转化的热能，i(t)是冲击电流随时间变化的函数，r为合闸电阻的电阻值，然后热能导致温度上升：，其中，δθ为合闸电阻的温度变化；c为合闸电阻的比热容；m为合闸电阻的质量，温度上升导致合闸电阻发生热膨胀：，其中，δx为合闸电阻的膨胀量； γ为合闸电阻的热膨胀系数，最后合闸电阻由于热膨胀产生热应力：，其中，f为合闸电阻受热产生的热应力；e是合闸电阻的杨氏模量。

10、和现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明可对大型罐式断路器的合闸电阻进行等值建模，解决了罐式断路器的合闸电阻模型建立的局限性，可对电力系统罐式断路器进行评估，从而保证电力系统稳定安全运行。

技术特征：

1.一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法，其特征在于，优选的，几何模型包括触头的外圆半径、内圆半径和合闸电阻片的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法，其特征在于，合闸电阻的电学参数包括冲击电流波形、冲击电流的峰值、峰值时间和半峰值时间以及合闸电阻投入时间。

4.根据权利要求1所述的一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法，其特征在于，合闸电阻模型还包括合闸电阻抗压强度。

5.根据权利要求1所述的一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法，其特征在于，合闸电阻等效破坏仿真数值模型中，电能转化为热能的转化公式为：，其中，q为电能转化的热能，i(t)是冲击电流随时间变化的函数，r为合闸电阻的电阻值，然后热能导致温度上升：，其中，δθ为合闸电阻的温度变化；c为合闸电阻的比热容；m为合闸电阻的质量，温度上升导致合闸电阻发生热膨胀：，其中，δx为合闸电阻的膨胀量；γ为合闸电阻的热膨胀系数，最后合闸电阻由于热膨胀产生热应力：，其中，f为合闸电阻受热产生的热应力；e是合闸电阻的杨氏模量。

技术总结一种基于等效破坏原理的合闸电阻质量检测建模方法，该方法中，基于合闸电阻的电学参数和几何模型建立合闸电阻模型，设置合闸电阻模型的合闸电阻电导率、热膨胀系数、杨氏模量、密度和比热容，基于所述合闸电阻模型和合闸电阻的电学参数建立合闸电阻等效破坏仿真数值模型，所述合闸电阻等效破坏仿真数值模型包括依次设置的冲击电流波形、合闸电阻间的接触方式和合闸电阻的温度特性，基于所述合闸电阻等效破坏仿真数值模型等值建模形成冲击电流注入合闸电阻等效破坏仿真数值模型，计算合闸电阻能承受冲击电流的极限值以仿真优化所述合闸电阻等效破坏仿真数值模型。技术研发人员：包艳艳,温定筠,王锋,张广东,姚永亮,牛欢欢,刘康,陈博,詹宇,李振宇,李峰受保护的技术使用者：国网甘肃省电力公司电力科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/11/4