110kV线路复合绝缘子防雷保护并联间隙的应用研究

笔者介绍东莞供电局110 kV线路复合绝缘子防雷保护并联间隙的应用研究成果,对安装并联间隙后线路雷电性能进行计算,对其引导雷电放电、转移疏导工频电弧、均匀工频电场3种功能加以试验验证,并介绍所研制的110 kV线路复合绝缘子防雷保护并联间隙的现场运行情况。研究结果表明,设计的110 kV输电线路复合绝缘子用并联间隙满足要求,现场运行情况良好,能够作为现有防雷措施的有利补充,具有广阔的应用前景。     

绝缘子串并联间隙的工频大电流燃弧试验

绝缘子串雷闪或污闪后,后续的工频电弧会烧伤甚至损坏绝缘子,为此研究了用于保护绝缘子的并联间隙防雷保护装置。介绍了并联间隙防雷保护在国内外的研究和应用状况,采用自己研制的样品研究了结构简单、安装方便适用于110kV和220kV等级V型悬垂绝缘子串和I型悬垂绝缘子串的并联间隙防雷保护装置;充分考虑电网未来发展需求后确定了具体的试验方案且110kV和220kV绝缘子串并联间隙试验的短路电流均为50kA,短路持续时间均为0.2s。在西安高压电器研究所大容量检测试验室对样品进行的大电流燃弧试验证明,沿绝缘子串表面产生的50kA工频电弧约0.01s的时间便可移动到招弧角端部灼烧;招弧角可耐受50kA工频电弧持续燃烧0.2s并能保护绝缘子免受电弧灼烧。因此,绝缘子并联间隙防雷方式是一种合理有效的防雷保护措施,值得在我国输电线路上推广应用。     

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。     

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。     

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)。     

架空输电线路并联间隙防雷装置电弧磁场力计算研究

在架空输电线路上安装并联间隙防雷装置,能够在线路遭遇雷击或绝缘子串工频闪络时有效地保护绝缘子串免受工频电弧的灼烧。在并联间隙或绝缘子表面上产生的工频电弧处在由流过架空线路、并联间隙装置和杆塔的电流以及电弧本身电流产生的综合磁场中,受到磁场力的作用而运动。该磁场力决定着电弧的运动方向和速度,从而决定着绝缘子是否能够避免受到电弧的灼烧而得到有效的保护。针对高压输电线路的实际情况,结合新颖实用的电弧模型,开发了计算电弧所受磁场力的实用方法和程序,并以110kV架空输电线路并联间隙防雷装置为例进行计算和分析,结果和试验现象比较吻合。文中工作为进一步优化设计并联间隙防雷装置打下了基础。     

110kV、220kV架空输电线路复合绝缘子并联间隙防雷保护研究

研制了110kV、220kV复合绝缘子用的并联间隙装置并分析了其防雷机理及功能：定位雷击闪络；转移工频电弧和均匀工频电场。通过对工频电弧运行过程的分析、电场分布计算、雷电冲击试验和工频电弧试验，证明了安装该装置后线路的电击跳闸虽有所增加，但雷击事故会大大降低。若采用加长型绝缘子，可使加装间隙装置后线路的雷击跳闸率不增加。     

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。     

“110、220kV架空线路并联间隙防雷保护装置研究”项目通过验收

国家电网公司科技部在中国电科院主持召开了“110、220kV架空线路并联间隙防雷保护装置研究”项目的验收会。该项目在国内率先对110、220kV架空线路并联间隙防雷装置进行了系统研究。针对110、220kV架空线路不同片瓷质、玻璃和复合绝缘子以及悬垂、耐张、单串、双串悬持方式，通过计算和大量试验，设计了多种并联间隙防雷保护装置和大量试验，设计了多种并联间隙防雷保护装置和大量试验，设计了多种并联间隙防雷保护装置和安装金具，研制出     

110kV和220kV架空线路并联间隙防雷保护研究

研制了适用于我国110kV、220kV架空输电线路的并联间隙防雷保护装置,用于减小雷击闪络后工频续流电弧对绝缘子和金具的损坏。对该装置的雷电冲击特性和工频电弧燃弧特性进行了试验研究,计算了绝缘子串的电压、电场分布和线路雷击跳闸率,分析了50%雷击放电电压与间隙距离的关系。在此基础上,优化了装置的设计,给出了电极设计尺寸的系列表格,以便工程技术人员可根据绝缘子片数以及线路跳闸率来选择并联间隙的尺寸。     

35 kV架空输电线路并联间隙防雷装置单相接地故障电弧自熄特性研究

35 kV架空线路并联间隙防雷装置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，但该装置的安装是否会影响架空线路单相接地故障电弧的自熄特性尚需探讨。设计了2组模拟试验，分别研究了系统中性点不接地、单相接地故障电容电流为10 A和系统中性点经消弧线圈接地、单相接地故障电容电流为15 A、消弧线圈过补偿、故障点残流为10 A的试验条件下，架空线路安装并联间隙防雷装置后，单相接地故障电弧的自熄情况。结果表明，在这2种试验条件下，单相接地故障电弧均具有较高的自熄概率；并联间隙防雷装置的安装并不影响单相接地故障电弧的自熄特性。     

喷射气体灭弧防雷间隙的灭弧机制

为解决架空输电线路雷击事故频发的问题,一种安装于架空输电线路上的喷射气体灭弧防雷间隙装置得到了开发和应用。当输电线路遭受雷击,雷电冲击电流击穿间隙,导致工频续流时,该装置能够迅速切断间隙两端电弧,有效保护绝缘子串免受工频电弧灼烧。依据现有电弧理论方程模型,运用ANSYS 10.0软件对高速气流和电弧进行仿真计算,同时利用高速摄像机和示波器观测电弧电流的变化过程。试验结果表明间隙电弧在高速气流作用之下能够快速熄灭。     

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。     

基于热浮力-磁场力结合的并联间隙电弧运动模型

采用链式电弧模型,分析并联间隙装置之间产生的电弧所受到的磁场力、空气阻力和热浮力,获得了电弧运动速度控制方程,建立考虑热浮力作用的架空线路并联间隙电弧运动模型,并以110kV架空输电线路并联间隙电弧进行仿真计算,与实验结果相比较。结果表明：所建电弧运动模型能有效计及热浮力对电弧运动的影响,电弧运动计算时间和实测时间基本相符;仿真发现,由于热浮力使电弧竖直向上运动,在间隙上电极会偶尔发生上弧根和电极短路而引起弧根跳跃,这能合理解释试验过程中观察到的弧根不规则跳跃现象。另外,还分析了电流大小、电极形式对电弧运动过程的影响,仿真表明：电弧运动到电极末端的时间随着电流的增大呈指数衰减;流畅的结构设计有利于电弧的疏导和转移。     

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。     

雷电侵入波对变电站设备的影响及防范措施

对广西某35kV变电站进线段绝缘子进行U50％冲击闪络电压试验发现,线路绝缘水平远高于站内主设备耐压水平.线路遭雷击时,雷电侵入波得不到充分衰减,到达变电站后电压水平仍超过站内主变耐压水平,导致主变雷击损害事故频繁发生.为解决该问题,提出在进线段上加装并联可调间隙防雷装置来优化线路与变电站的耐雷冲击水平配合,与传统“堵...     

35 kV输电线路使用避雷针防雷的利与弊

35 kV输电线路已成为雷害的重灾区。输电线路应用避雷针防雷符合传统防雷理论,但对35 kV架空输电线路而言有其局限性。根据雷电活动对35 kV线路的危害进行分析,结合一处实际运行的避雷针,初步探讨了避雷针在35 kV架空输电线路上的防雷应用利弊及相关注意事项。