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电荷转移,额定值,演变,应用
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‘电荷转移额定值’的演变与应用

February 25, 2016 • Columns, Woodworth on Arresters, 最近文章汇总

过去几期专栏中讨论的一种新的避雷器能量处理试验已经做为IEEE标准出版,目前也将 很快成为即将出版的IEC避雷器标准。关于利用‘消散能量’作为量化避雷器如何处理 操作过电压和雷电过电压的唯一手段,清除与此相关的问题走过了漫长的路程,因此我 是采用这种新方法评估避雷器耐受冲击和能量处理能力的坚定支持者。 作为这种新的避雷器表征试验的支持者,在最近一次加的夫(Cardiff)召开的TC37 MT4半年一次的会议上,我对一项议题特别感兴趣。在会上,以大不列颠哥伦比亚省 水电局(BC Hydro)Jack Sawada为首的加拿大国家委员会(Canadian National Committee)提出了论据,即我们需要将电荷转移额定值的定义扩大到规定在一段时间 限制内的电荷转移额定值。
图1: 500kV线路出现操作冲击时,流经避雷器的电流以及累积电荷 ‘电荷转移额定值’的演变与应用 ‘电荷转移额定值’的演变与应用 INMR CHINA 15 Final ForPrinter woods1

图1: 500kV线路出现操作冲击时,流经避雷器的电流以及累积电荷

图2:线路遭受100kA雷击时,其电流分布情况 ‘电荷转移额定值’的演变与应用 ‘电荷转移额定值’的演变与应用 INMR CHINA 15 Final ForPrinter woods2

图2:线路遭受100kA雷击时,其电流分布情况

 提议经过了长时间的讨论,最终,该提议逻辑推理正确获得了通过。因此,我们现在提出避雷器‘电荷转移额定值’定义中的两个新的部分。修改之后,以一种或者另一种形
式(新的部分用斜体表示)表述的定义如下:
反复多次的电荷转移额定值,Qrs:在持续时间为200μs至100ms的单个冲击(或一组冲 击),且下一冲击出现的时间间隔不低于60s的作用下,在不会引起机械损坏或者造成 MO电阻器电气性能出现不可接受的劣化的前提下,避雷器最大的规定电荷转移能力 (电流对时间积分的绝对值)。 现在,修改后的定义使初入门的工程师更容易理解这种概念,与此同时,在应用中更 具一致性。 将定义改为‘电流的绝对值’确保了使用者既能够考虑正极性冲击也能够考虑负极性冲击 所积累的电荷。例如,图1显示了一条500kV线路上出现操作冲击时流经避雷器的电流情 况。尽管电流在正极性与负极性之间摆动,但电荷始终为正。该冲击持续几个周期,在 定义中增加了规定时间限制后,我们很清楚地发现,累积电荷量便可以与避雷器的电荷 转移额定值进行对比。本例中也需要注意的是没有能量的转换,累积电荷量可以直接反 映避雷器的能量处理能力。在这种情况下,显然应该规定采用电荷转移额定值(Qrs)超 过1.2库伦的避雷器。而在过去,做出这种选择则是更复杂的工作避雷器这种新表征的另一个常规应用是量化雷击对避雷器的影响。当雷击输电线时, 将任何给定杆塔上实际经过避雷器的电流进行比较,从最初的雷击点到进入系统中 的电流波形出现了戏剧性的变化(参见图2)。图3中给出了同一个雷击发生时,各 杆塔出现的等价电荷的情况。
如果仅仅依靠电流等级进行评估,那么各个避雷器将依据电流而差异巨大,例如杆 塔0与杆塔3。但电荷则几乎没有这么大的差别。因为这个原因,相对于过去使用的 或者电流或者能量,电荷是量化避雷器能量处理能力的更好途径。 我现在可以预见未来,所有的避雷器都有电荷转移额定值,以及决定特定应用环境 下采用什么避雷器将要求检查核对这一额定值。
Jonathan Woodworth
Jonathan.Woodworth@ArresterWorks.com
图3:线路遭受16库伦冲击时,其电荷分布情况 ‘电荷转移额定值’的演变与应用 ‘电荷转移额定值’的演变与应用 INMR CHINA 15 Final ForPrinter woods3

图3:线路遭受16库伦冲击时,其电荷分布情况

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