金屬氧化物避雷器仿真模型適用性研究

姚亞鵬，鄔 雄，熊 易，黃佳瑞，王陸璐，雷曉燕，劉崇新，倪駿康

（1.西安交通大學電力設備電氣絕緣國家重點實驗室，西安 710049；2.中國電力科學研究院，武漢 430074）

0 引言

金屬氧化物避雷器（簡稱MOA）具有限制雷電過電壓和操作過電壓，保護其他電氣設備免受過電壓損害的作用，電氣性能優異，成為電力系統過電壓防護的重要設備。金屬氧化物壓敏電阻（簡稱MOV）作為MOA的核心元件，其限壓吸能等效果決定了MOA的主要性能[1-4]。因此，對MOV的建模仿真會直接影響到MOA的性能分析。

對于MOV模型的仿真研究最早可以追溯到20世紀70年代，此后提出了多種模型[5-10]。非線性電感模型（1979）是S.Tominaga等人提出的[5]，該模型僅可以表示較窄波頭范圍內（1～8 μs）的MOV動態特性，且非線性電感模型建立需要較多數據點（至少20個V-I）支撐[6]，最終仿真結果顯示殘壓誤差相對較低（波形1/2 μs時約1%）。由D.W.Durbak提出（1985）被IEEE采用的模型應用較為廣泛，IEEE 3.4.11工作組通過收集大量數據，進行一系列MOV試驗研究，結果表明，該模型適用于波頭時間0.5～45 μs的仿真研究，MOV殘壓會隨著沖擊電流波頭時間的縮短而增加[7]。此后，基于IEEE模型的多種簡化模型被相繼提出[8-10]，如Pinceti模型（1999），Fernandez模型（2001）及P-K模型（2014）。Valdemir S.Brito等人提出了一種新的MWR（MOSA Wide-range）模型（2017），對來自5個廠家的12個不同尺寸、不同電氣特性的電阻片施加不同波形、不同幅值的沖擊電流進行試驗研究，選取波形、峰值和吸收能量作為評估參數，在大部分波形仿真下（8/20 μs，4/10 μs和 3/6 μs）結果與試驗數據相近，而在 1.5/26 μs波形的仿真結果誤差較大[11]。國內學者何雨微等人[12]對非線性電阻模型、IEEE模型、Pinceti模型和Fernandez模型進行了分析研究，并提出了優化建議。……