1）仿真模型计算高压MOV残压及吸收能量的准确性分析。
在EMTP中分别用非线性电阻模型、IEEE模型、Pinceti模型和Fernandez模型搭建MOA的仿真电路，四种模型的电路图如图1所示。
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图1 常用的四种MOA仿真模型电路
考虑输配电线路避雷器用的E42、E32型高压MOV，计算其在标称放电电流幅值(E42为10kA，E32为5kA)的8/20、30/60μs和“1μs陡波”冲击电流下的残压和吸收能量。图2展示了四种仿真模型模拟E42分别在8/20、30/60μs和“1μs陡波”冲击电流下的电压波形，试验测量得到的电压波形也绘制在图2中以供对比。
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图2 不同冲击电流下仿真及实测的E42电压波形
从图2可以看出，无论在哪种冲击电流下，动态模型估算出的残压峰值都与试验测量值接近。IEEE模型的估算结果尤为精确，在8/20和30/60μs冲击电流下估算的残压误差不超过±1%；而非线性电阻模型在“1μs陡波”冲击电流下计算的残压值相对误差达-17.4%。
不同冲击电流下，四种仿真模型估算E42、E32吸收能量的相对误差如图3所示。
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图3 仿真模型估算高压MOV吸收能量的相对误差
在8/20μs冲击电流下，非线性电阻模型和Fernandez模型有较高的准确性，相对误差不超过7%。而在30/60μs电流下，仿真模型估算吸能的准确性与阀片种类和冲击电流类型有关。在“1μs陡波”冲击电流下，除了IEEE模型估算E32吸能的相对误差为-8.67%，其他模型估算吸能的相对误差均超过-10%。
2）仿真模型计算低压MOV残压及吸收能量的准确性分析。
本节研究低压SPD用的V230、V275、V460型MOV，在EMTP中分别用非线性电阻模型、IEEE模型和Pinceti模型搭建这三种MOV的仿真电路，并分别计算其在8/20、30/60μs和“1μs陡波”冲击电流下的残压和吸收能量。
从仿真结果可以看出，在8/20μs冲击电流下，仿真模型估算低压MOV的残压峰值都比较准确，相对误差不超过±7%。在30/60μs电流下，IEEE模型和非线性电阻模型的计算结果比较准确，而Pinceti模型的误差达14.25%。在“1μs陡波”冲击电流下，IEEE模型估算的残压峰值比非线性电阻模型准确，而Pinceti模型的相对误差达12.2%。相比动态模型，非线性电阻模型输出的电压波形与实测波形更为接近。
在8/20μs冲击电流下，IEEE模型和非线性电阻模型估算吸收能量的相对误差不超过±5%。然而在30/60μs和“1μs陡波”冲击电流下，IEEE模型估算三种MOV吸收能量的误差几乎都大于10%；相比之下，传统非线性电阻模型估算的吸收能量更准确，特别是在“1μs陡波”冲击电流下，非线性电阻模型估算V275和V460吸收能量的误差不超过±2%。
