应用灭弧防雷间隙抑制35kV架空输电线路雷击过电压的方法

针对我国南方部分地区35 kV架空输电线路雷击事故严重的情况,设计一种基于"疏导型"防雷理念和"气吹灭弧"相结合的灭弧防雷间隙,该间隙在输电线路发生雷击时能优先于绝缘子串闪络,将雷电流导入大地的同时熄灭工频续流。通过小电流灭弧特性试验和仿真建立的灭弧防雷间隙的PSCAD仿真计算模型,针对广西大化县35 kV架空输电线路的仿真计算结果和实际运行情况表明,输电线路安装灭弧防雷间隙可有效抑制雷击过电压,降低线路的雷击跳闸率。     

灭弧防雷间隙在35kV线路应用效果分析

气吹灭弧防雷间隙装置能够在输电线路过电压闪络时,在冲击电弧击穿间隙后,能迅速主动地阻断工频续流,有效保护绝缘子串免受雷电击穿或工频电弧的灼烧。实验表明,在高速气体的冲击下,间隙电弧能够快速熄灭。在广西合浦县某35 kV配网架空线路试运行2年,证明该装置安全有效,极大地降低了线路雷击故障率。     

一种10 kV配电线路防雷复合绝缘子的绝缘设计及防雷性能

提出了一种避雷器和绝缘子相结合的防雷复合绝缘子设计方案,通过搭建试验平台与仿真模型对其绝缘设计及防雷性能进行分析。绝缘性能研究表明:100 kV正极性雷电冲击电压下,随着放电球直径的增大,放电球间隙距离的下降;26 kV工频湿耐受条件下,间隙击穿电压与放电球直径的关系成"U"型曲线分布;随着支撑件长度的上升,支撑件内绝缘冲击击穿电压显著上升。基于试验结果和分析,对防雷复合绝缘子的绝缘参数进行优化设计,并开展整体性能测试,整体绝缘和机械抗弯性能符合标准要求。基于绝缘设计,通过EMTP-PSCAD和平行多导线的时域有限差分算法对防雷复合绝缘子的防雷特性进行仿真分析。分析结果表明防雷复合绝缘子防雷性能满足标准和线路运行要求。基于吸收能量等效,结合数值分析,文中设计的通过幅值65 kA波形4/10μs大电流冲击测试的防雷复合绝缘子,最大耐受直击雷为-35 kA,最大耐受感应雷(雷击于距离杆塔65 m处)为-147 kA。     

高海拔220kV输电线路绝缘子串与并联间隙雷电冲击绝缘配合研究

运行经验表明,并联间隙(parallel gap device,PGD)能有效地降低由雷击引起的输电线路绝缘子损坏故障率,但目前高海拔地区的绝缘子串与并联间隙的绝缘配合研究还很薄弱。因此,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室进行了负极性标准雷电冲击电压下220kV瓷、复合绝缘子串及不同间距的并联间隙雷电冲击闪络及伏秒特性试验研究。分析了不同绝缘子串对其并联间隙的雷击闪络特性和伏秒特性的影响;并结合并联间隙与绝缘子串的绝缘配合原则和电弧路径,确定了并联间隙保护绝缘子串的最优间距。结果表明:绝缘子串电场分布会影响并联间隙雷电冲击闪络特性;推荐的并联间隙对绝缘子串具有良好的保护作用。     

喷射气体灭弧防雷间隙装置的研制

为解决35kV架空输电线路的雷击问题,借鉴并联间隙防雷保护原理的"疏导型"思想,研制了喷射气体灭弧防雷间隙装置。该装置能够在输电线路遭受雷击或绝缘子串工频闪络时,有效保护绝缘子串免受工频电弧的灼烧,同时在工频电弧击穿间隙后,能够迅速切断工频续流。借助高速摄像机及示波器观测电弧及间隙电压、电流的变化过程,实验结果表明在高速气体的冲击下,间隙电弧能够快速熄灭。计算显示,安装喷射气体灭弧防雷间隙装置以后,能够大幅度降低输电线路的雷击跳闸率。为进一步把该装置运用到110、220kV高压输电线路打下了基础。     

具有防雷功能的500kV防冰闪绝缘子结构设计及电场仿真研究

雷击和覆冰是输电线路面临的两大自然灾害,严重威胁电网的稳定运行。文中将避雷器和绝缘子结合,通过绝缘段雷电冲击和工频闪络试验,设计出一种新的500kV防冰防雷复合绝缘子,并利用有限元法对该500kV防冰防雷复合绝缘子电场分布进行仿真计算,研究了清洁和覆冰工况。结果表明:局部高场强区域集中在高压段、绝缘段和避雷段交界处,最大场强为18.1kV/cm,满足现场运行要求;结合间隙雷电冲击试验,采用带1.8 m均压环间隙的绝缘段和避雷器串联具有较好的防雷保护效果。     

35 kV架空送电线路防雷用并联间隙研究

为解决35 kV架空送电线路的雷击问题，提出采用并联间隙防雷保护方案，分析了其保护原理，设计了35 kV线路防雷用并联间隙的结构尺寸；对并联间隙试品进行了大量的雷电冲击和工频电弧试验，结果表明并联间隙能有效保护绝缘子串和导线免于雷击引起的工频续流电弧的烧蚀；计算了带并联间隙线路的雷击跳闸率，建议将3片绝缘子增加为4片，加装并联间隙不会引起线路跳闸率增加。     

10kV配电网压缩灭弧防雷装置工频续流遮断与雷电冲击实验研究

针对配电网络通常不架设避雷线,雷击时极易引起闪络跳闸的情况,本文研究了一种应用于10kV线路的具备灭弧能力的防雷装置。压缩灭弧装置本质上是一种带有灭弧能力的并联间隙,为验证其有效性,对其分别进行了遮断灭弧实验以及雷电冲击放电实验,实验结果表明：该装置能在4ms内熄灭电弧且能达到抑制重燃的效果;通过雷电冲击实验得到了该装置在干弧长度为22.5cm的支柱绝缘子下的间隙长度为5、7、9cm的伏秒特性曲线,分析其伏秒特性曲线,最终得出适合此类绝缘子的间隙长度是不超过7.4cm,为日后的工程安装提供理论指导。     

可调间隙防雷装置在35kV变电站防雷中的应用研究

针对广西某地区35 kV变电站的雷害事故,通过对变电站进线段采用的绝缘子进行U50%冲击闪络电压试验和现场调研,发现该地区变电站绝缘配合存在重大问题,线路绝缘水平过高,加之山区土壤电阻率高,导致雷电侵入波在线路上得不到充分的衰减,雷电能量缺乏泄放通道,致使35 kV主变雷击损害事故频有发生。为了解决该地区变电站的雷击问题,提出了在其进线段上加装并联可调间隙防雷装置和站内采用避雷器保护相结合的方案,着重分析了可调间隙防雷装置与绝缘子串绝缘配合方法及设计原则,基于上述思想进行理论计算和试验的方法,设计出适合本地区的可调间隙防雷装置间隙距离,最后利用电力系统电磁暂态程序ATP-EMTP模拟仿真。结果表明采用并联可调间隙防雷保护装置的可行性和有效性,同时针对间隙容易产生截波而且截波影响比较大的情况,采用变压器进线串接电抗器的方式,对截波过电压的影响有很好的抑制作用。     

基于雷电冲击特性的同塔多回输电线路并联间隙配置

由于同塔多回输电线路相导线数量多,并联间隙配置方式复杂且不同配置方式下的耐雷性能各异。结合广州供电局同塔双回及同塔三回输电线路,基于对实际运行绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及耐雷性能的分析,提出了同塔多回线路防雷性能最优的并联间隙配置方案,并研究了并联间隙防雷保护的有效性。结果表明,绝缘子串并联间隙雷电冲击50%放电电压为无间隙绝缘子串的80%左右,前者伏秒特性曲线在后者下方,并联间隙与绝缘子串可以形成良好绝缘配合;试验冲击闪络电弧均可疏导至间隙空气中燃烧,并联间隙有效保护了绝缘子串;同塔多回线路通过并联间隙形成回路间差绝缘,能够有效降低多回同跳概率。     

110kV输电线路并联间隙的电气性能试验

介绍了东莞地区110 kV输电线路并联间隙装置的电气性能试验研究结果。试验内容包括复合绝缘子安装并联间隙后的电晕特性和无线电干扰特性,绝缘子串雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性的对比试验,不同长度复合绝缘子安装并联间隙后雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性试验,工频大电流燃弧特性试验,大电流通流能力试验。通过这些电气性能试验,验证了该110 kV输电线路并联间隙满足运行要求。     

500 kV交流线路复合绝缘子并联间隙应用研究

为了设计和开发性能优良的的超高压输电线路并联间隙防雷保护装置,开展了绝缘子串并联间隙的相关研究,包括其雷电冲击放电特性试验、操作冲击放电特性试验、工频短路电流试验和工频电压分布研究。提出了一种兼具绝缘子防雷保护和工频电场均压功能的环形并联间隙,并评估了加装并联间隙后的500 kV交流线路的耐雷性能。研究结果表明,所设计的并联间隙具有绝缘子雷击闪络保护、转移疏导工频电弧和均匀电场分布的功能,使得平原地区架空线路加装并联间隙后雷击跳闸率低于0.14次/(100 km.a)。     

配电网架空线路并联可调间隙保护装置研究

针对河南某地区10～35 kV配电网架空线路中频繁出现绝缘子闪络、炸裂以及雷击断线问题进行分析,提出了加装间隙可调的并联间隙防雷装置的解决方案,对其工作原理及可根据现场实际运行状况调整保护间隙长度的特点进行了分析.通过大量雷电冲击试验并对其伏秒特性进行分析,所得结果表明,该装置可有效保护线路绝缘子(串)免受雷击而发生闪...     

包东徐工程500 kV线路雷击跳闸原因分析

针对500kV包丰线和丰徐2号线频繁发生雷击跳闸的问题,围绕线路耐雷水平从自然条件、气象条件、塔头间隙、绝缘子串长、防雷与接地等方面进行了对比分析,找出了频繁发生雷击跳闸的原因,并提出了改进方法。     

采用线路型避雷器提高35 kV输电线路的耐雷水平

研究了在35 kV输电线路雷电"易击段"绝缘子串上并接线路避雷器来提高线路耐雷水平的方法。建立了雷电波作用下35 kV输电线路电磁暂态仿真计算模型,借助电磁暂态软件(ATP_EMTP)仿真分析了线路避雷器对35 kV输电线路耐雷水平的影响。计算结果表明,在"易击段"架设线路避雷器后,可明显提高35 kV输电线路的耐雷水平,尤其雷直击导线时,线路避雷器的作用效果更加明显;雷击杆塔塔顶时,杆塔接地电阻是影响35 kV输电线路耐雷水平的重要因素。最后,仿真估算了不同避雷器架设方案下35 kV输电线路的耐雷水平。本研究对于平原地区35 kV输电线路的线路防雷具有重要意义。     

Minimum Distance of Lightning Protection Between Insulator String and Line Surge Arrester in Parallel

The line surge arrester can effectively improve the lightning protection performances of transmission lines by eliminating the insulator flashover. If the line arrester is very close to the insulator string in parallel, the lightning discharging would take place in the gap between the upper discharging ring of the line arrester and the bottom grading ring of the insulator string, there is no discharging in the series gap of the line arrester. Sometimes, the insulator string would have a flashover, the line surge arrester cannot provide protection for the insulator string. This so-called “transverse discharge” phenomenon is caused by the proximity effect of the discharging ring of the line arrester. This phenomenon is explained in this paper, and the transverse discharge phenomenon is simulated in high voltage laboratory. The demanded minimum distances between the 110-kV and 220-kV line arrester and insulator string protected are proposed from experimental results.