南方电网昭通供电局 王彧 高代勇

1 引言

带电断接空载设备能避免因停电带来的经济损失，具有提高电力系统供电可靠性等优点，能创造极大的经济效益。

在带电断接空载设备时较大的容性（或感性）电流使得带电断接过程中会产生电弧，较强的电弧电流和电弧电压将给电网的运行、检修人员的安全造成严重的危害[1-2]。

在进行断接操作时，拉弧速度和拉弧距离将影响到电弧弧长的改变速度以及电弧电阻的取值，现有研究中几乎没有考虑这两个因素对电弧过程的影响。因此研究带电断接空载设备时的电弧模型具有十分重要的意义和价值。

2 电弧模型的建立

2.1 电弧的数学模型

电弧电压可以用如下非线性方程表示：

式中：ua0(t)和ia是电弧长度为常数L0时，电弧电压和电弧电流的值。Ua、Ub、I0(I0≠0)、Rδ和ζ为定义电弧电压波形的参数。sgn为符号函数，当x≥0时，sgn（x）=1；当x＜0时，sgn（x）=1。ζ为零均值的高斯噪声。Ua是电弧电压梯度Ea和电弧长度La的乘积。

在式（1）的电弧模型中，并没有考虑电弧的伸长，可以通过乘以一个合适的函数L（t）来实现。

L（t）的表达式为：

式中：△L（t-Ti）表示弧长改变量，Ti是电弧的开始时间，h（t）是赫维赛德函数（符号函数），而△L（t-Ti）又可以表示为：

联立式（3）和式（4）有：

采用指数函数来描述电弧长度改变的动态过程，即：

式中：A和B为决定弧长改变量的参数，且

综上，电弧模型的表达式为：

再联立式（7）和式（8），可得

式中：A、B为常数，可在相关的实验数据的基础上通过曲线拟合的方法计算得到。

2.2 电弧的ATP-EMTP模型

基于电弧数学模型，利用ATP-EMTP中的MODELS模块和TACS模块来搭建电弧的仿真模型[3-6]，从而可直观呈现电弧的动态特性。……