一种用于避雷器雷电波数据采集与处理系统的制作方法

1.本发明涉及避雷器雷电波数据处理技术领域，更具体地涉及一种用于避雷器雷电波数据采集与处理系统。


背景技术：

2.雷电波是电力设备遭受的主要过电压之一,雷电波以雷电流的形式在输电线路中传播,幅值较大的雷电流会对相邻变电站的绝缘配合电磁兼容稳定带来很大影响，统计表明雷电过电压是导致电力设备绝缘发生故障的主要因素之一,已成为电网安全运行不可忽视的重大威胁，因此研究雷电波在传播过程中的响应特性对配置绝缘起着十分关键的作用。
3.现有技术下的避雷器劣化监测技术在统计避雷器遭受的雷击次数环节存在的缺点是只简单地统计雷击次数，不获取避雷器雷击电流的幅度和冲击电流个数，没有使用避雷器雷击电流的波形，因此不能准确得到雷击强度、雷击次数对避雷器劣化的影响规律，而雷电流波形的测量是研究雷电的主要内容之一，因为一旦知道雷电流波形我们就可得到有关雷电流的参数，如峰值、最大电流上升率、峰值时间，通过这些数据可以得到雷电波与避雷器劣化之间的规律关系，从而可以降低避雷器发生故障的风险。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种用于避雷器雷电波数据采集与处理系统，以解决上述背景技术中存在的问题。
5.本发明提供如下技术方案：一种用于避雷器雷电波数据采集与处理系统，包括以下步骤：s1、准备系统使用仪器包括有：避雷器电阻片，所述对避雷器电阻片进行冲击电流施加的仪器有冲击电流发生器，所述对避雷器电阻片进行泄漏电流测量的仪器有lcd-4泄漏电流测试仪，所述对避雷器电阻片进行荷电率测量的仪器有氧化锌压敏电阻特性测试仪，所述对避雷器电阻片进行温度控制的仪器有烘烤箱，所述对避雷器电阻片进行温度测量的仪器有温度计；s2、所述冲击电流发生器对避雷器电阻片施加波形为8/20μs的40ka冲击电流并多次冲击，所述氧化锌压敏电阻特性测试仪对避雷器电阻片进行荷电率的测量，所述氧化锌压敏电阻特性测试仪在避雷器电阻片的功率损耗为初始值两倍时停止测量，所述lcd-4泄漏电流测试仪对避雷器电阻片进行电流测量并将每次得到的直流1ma电压记作u1ma(n)；s3、将所述冲击电流发生器所产生的冲击电流波形与幅值更改为4/10μs、40ka并多次冲击避雷器电阻片，根据步骤s2的方式利用氧化锌压敏电阻特性测试仪对于避雷器电阻片进行测量，利用所述lcd-4泄漏电流测试仪对避雷器电阻片进行电流测量并将每次得到的直流1ma电压记作u1ma(n)；s4、所述烘烤箱对避雷器电阻片进行温度控制，所述温度计测量避雷器电阻片的温度控制分别在30℃、60℃，根据步骤s2、s3对此温度下的避雷器电阻片进行重复实验。
6.s5、最终测得所述避雷器电阻片在不同波形与幅值的冲击电流下的电阻片的直流1ma电压变化率，测得避雷器电阻片在不同波形与幅值的冲击电流下功率损耗的变化率，测得避雷器电阻片在不同波形与幅值的冲击电流下电阻片寿命与冲击电流冲击次数的关系。
7.进一步的，所述避雷器电阻片分别由三个厂家进行生产，所述避雷器电阻片的规格为直径52mm、高25mm，标称放电电流为10ka（8/20μs），所述避雷器电阻片可以达到通过2ms、400a方波18次以及4/10μs、65ka电流冲击2次的要求。
8.进一步的，所述氧化锌压敏电阻特性测试仪所测量避雷器电阻片的功耗、泄漏电流、u1ma均为避雷器电阻片荷电率为0.8时的数值。
9.进一步的，所述步骤s3中冲击电流波形与幅值更改为4/10μs、40ka时所冲击的避雷器电阻片均为未经使用过的避雷器电阻片。
10.进一步的，所述冲击电流发生器对避雷器电阻片进行多次冲击放电实验时，以每5次为一组，组内每次间隔50s～60s，每两组之间待避雷器电阻片温度降至常温后再进行下一组的试验。
11.本发明的技术效果和优点：1．本发明通过所设有的系统与步骤，可以将避雷器电阻片老化后表现出的下降记为δu1ma=δu1ma(n)/u1ma(0)
×
100%，由图2所示可得，幅值达40ka的4/10μs波形的冲击电流对u1ma的影响不大，波形为4/10μs幅值为30ka的大电流冲击作用下冲击次数达到35次，u1ma的变化不明显，8/20μs波形、30ka的雷电流冲击5次后，避雷器电阻片的u1ma降得很快，接近20%，40ka的雷电流大约冲击4次后，避雷器电阻片的u1ma急速下降，δu1ma随着电流幅值的增大而增大，在相同幅值的冲击电流作用下，由于8/20μs比4/10μs波形冲击具有更大的能量，8/20μs波形所对应的δu1ma都比4/10μs的高，u1ma变化最快的是8/20μs、40ka的冲击电流所对应的曲线，相比之下幅值大的长波头冲击电流以较少次数冲击避雷器电阻片，就会使避雷器电阻片的u1ma明显下降，说明避雷器电阻片老化迅速。
12.2．本发明通过所设有的系统与步骤，由图3所示可得，避雷器电阻片荷电率0.8时，功率损耗随着冲击次数的增加而不断增大，功率损耗先增加较平缓，随着冲击次数的增加，到达一定值后增加迅速，冲击电流幅值越大，功率损耗越大，经过较少的次数就可使功耗标幺值达到2，4/10μs、40ka的电流冲击大约需要5次，30ka冲击大约需要6次，4/10μs、20ka的老化比较轻微，试验发现经过25次试验后，其功率损耗增加变快，大约40次到达功率损耗为初始值的2倍，8/20μs波形相对于4/10μs波形，其老化更严重，与前面的情况类似，避雷器电阻片吸收能量多，温度升得高，避雷器电阻片的功率损耗增加，可见幅值大的冲击电流多次冲击避雷器电阻片后使得避雷器电阻片功率损耗增加产生老化。
13.3．本发明通过所设有的系统与步骤，由图4所示，无论是哪种波形，避雷器电阻片在60℃时的功耗要比30℃时的大，由图5所示，同样在60℃时比较相同幅值电流下两种波形的功率损耗，8/20μs比4/10μs波形下的功率损耗大，幅值为40ka时，4/10μs冲击5次，8/20μs冲击1次，幅值为30ka时，4/10μs冲击12次，8/20μs冲击3次，幅值为20ka时，4/10μs冲击18次，8/20μs冲击10次，功率损耗达到一致水平，功耗与初始功耗之比为2，由图6所示，30ka幅值4/10μs波形的冲击作用与20ka、8/20μs的冲击作用在60℃时，由曲线可知功率损耗与初始功率损耗之比为2.2时，功率损耗变化率变大增加迅速，对曲线进行拟合可知8/20μs，20ka作用18次时避雷器电阻片的功耗标幺值达到2.2，结合避雷器寿命的认定方法，定义功
耗标幺值为2.2的时候避雷器电阻片达到一定劣化程度，需要进行检修或更换。
附图说明
14.图1为本发明的系统整体结构示意图。
15.图2为本发明的直流电压变化率与冲击次数关系示意图。
16.图3为本发明的功率损耗与冲击次数关系示意图。
17.图4为本发明的不同温度下功率损耗与冲击次数关系示意图。
18.图5为本发明的不同幅值下功率损耗与冲击次数关系示意图。
19.图6为本发明的不同波形下功率损耗与冲击次数关系示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的一种用于避雷器雷电波数据采集与处理系统并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。
21.参照图1，本发明提供了一种用于避雷器雷电波数据采集与处理系统，包括以下步骤：s1、准备系统使用仪器包括有：避雷器电阻片，所述对避雷器电阻片进行冲击电流施加的仪器有冲击电流发生器，所述对避雷器电阻片进行泄漏电流测量的仪器有lcd-4泄漏电流测试仪，所述对避雷器电阻片进行荷电率测量的仪器有氧化锌压敏电阻特性测试仪，所述对避雷器电阻片进行温度控制的仪器有烘烤箱，所述对避雷器电阻片进行温度测量的仪器有温度计；s2、所述冲击电流发生器对避雷器电阻片施加波形为8/20μs的40ka冲击电流并多次冲击，所述氧化锌压敏电阻特性测试仪对避雷器电阻片进行荷电率的测量，所述氧化锌压敏电阻特性测试仪在避雷器电阻片的功率损耗为初始值两倍时停止测量，所述lcd-4泄漏电流测试仪对避雷器电阻片进行电流测量并将每次得到的直流1ma电压记作u1ma(n)；s3、将所述冲击电流发生器所产生的冲击电流波形与幅值更改为4/10μs、40ka并多次冲击避雷器电阻片，根据步骤s2的方式利用氧化锌压敏电阻特性测试仪对于避雷器电阻片进行测量，利用所述lcd-4泄漏电流测试仪对避雷器电阻片进行电流测量并将每次得到的直流1ma电压记作u1ma(n)；s4、所述烘烤箱对避雷器电阻片进行温度控制，所述温度计测量避雷器电阻片的温度控制分别在30℃、60℃，根据步骤s2、s3对此温度下的避雷器电阻片进行重复实验。
22.s5、最终测得所述避雷器电阻片在不同波形与幅值的冲击电流下的电阻片的直流1ma电压变化率，测得避雷器电阻片在不同波形与幅值的冲击电流下功率损耗的变化率，测得避雷器电阻片在不同波形与幅值的冲击电流下电阻片寿命与冲击电流冲击次数的关系；参照图1，所述避雷器电阻片分别由三个厂家进行生产，所述避雷器电阻片的规格为直径52mm、高25mm，标称放电电流为10ka（8/20μs），所述避雷器电阻片可以达到通过2ms、400a方波18次以及4/10μs、65ka电流冲击2次的要求。
23.参照图1-图6，所述氧化锌压敏电阻特性测试仪所测量避雷器电阻片的功耗、泄漏
电流、u1ma均为避雷器电阻片荷电率为0.8时的数值。
24.参照图1-图6，所述步骤s3中冲击电流波形与幅值更改为4/10μs、40ka时所冲击的避雷器电阻片均为未经使用过的避雷器电阻片。
25.参照图1-图6，所述冲击电流发生器对避雷器电阻片进行多次冲击放电实验时，以每5次为一组，组内每次间隔50s～60s，每两组之间待避雷器电阻片温度降至常温后再进行下一组的试验。
26.本发明的工作原理：将避雷器电阻片老化后表现出的下降记为δu1ma=δu1ma(n)/u1ma(0)
×
100%，由图2所示可得，幅值达40ka的4/10μs波形的冲击电流对u1ma的影响不大，波形为4/10μs幅值为30ka的大电流冲击作用下冲击次数达到35次，u1ma的变化不明显，8/20μs波形、30ka的雷电流冲击5次后，避雷器电阻片的u1ma降得很快，接近20%，40ka的雷电流大约冲击4次后，避雷器电阻片的u1ma急速下降，δu1ma随着电流幅值的增大而增大，在相同幅值的冲击电流作用下，由于8/20μs比4/10μs波形冲击具有更大的能量，8/20μs波形所对应的δu1ma都比4/10μs的高，u1ma变化最快的是8/20μs、40ka的冲击电流所对应的曲线，相比之下幅值大的长波头冲击电流以较少次数冲击避雷器电阻片，就会使避雷器电阻片的u1ma明显下降，说明避雷器电阻片老化迅速，由图3所示可得，避雷器电阻片荷电率0.8时，功率损耗随着冲击次数的增加而不断增大，功率损耗先增加较平缓，随着冲击次数的增加，到达一定值后增加迅速，冲击电流幅值越大，功率损耗越大，经过较少的次数就可使功耗标幺值达到2，4/10μs、40ka的电流冲击大约需要5次，30ka冲击大约需要6次，4/10μs、20ka的老化比较轻微，试验发现经过25次试验后，其功率损耗增加变快，大约40次到达功率损耗为初始值的2倍，8/20μs波形相对于4/10μs波形，其老化更严重，与前面的情况类似，避雷器电阻片吸收能量多，温度升得高，避雷器电阻片的功率损耗增加，可见幅值大的冲击电流多次冲击避雷器电阻片后使得避雷器电阻片功率损耗增加产生老化，由图4所示，无论是哪种波形，避雷器电阻片在60℃时的功耗要比30℃时的大，由图5所示，同样在60℃时比较相同幅值电流下两种波形的功率损耗，8/20μs比4/10μs波形下的功率损耗大，幅值为40ka时，4/10μs冲击5次，8/20μs冲击1次，幅值为30ka时，4/10μs冲击12次，8/20μs冲击3次，幅值为20ka时，4/10μs冲击18次，8/20μs冲击10次，功率损耗达到一致水平，功耗与初始功耗之比为2，由图6所示，30ka幅值4/10μs波形的冲击作用与20ka、8/20μs的冲击作用在60℃时，由曲线可知功率损耗与初始功率损耗之比为2.2时，功率损耗变化率变大增加迅速，对曲线进行拟合可知8/20μs，20ka作用18次时避雷器电阻片的功耗标幺值达到2.2，结合避雷器寿命的认定方法，定义功耗标幺值为2.2的时候避雷器电阻片达到一定劣化程度，需要进行检修或更换。
27.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。