输电线路保护用有串联间隙避雷器间隙特性的研究

采用线路避雷器进行防雷保护是输电线路防雷的重要措施。通过对220kV输电线路用有串联间隙避雷器绝缘配合及结构的研究分析,提出了线路避雷器的技术参数及串联间隙的设计原则,确定了线路避雷器的间隙结构。对两种类型的220kV绝缘子串和避雷器进行了雷电冲击放电特性试验,结果表明:线路避雷器与绝缘子串的正极性雷电冲击50%放电电压的配合系数为1.39;线路避雷器与绝缘子串的负极性雷电冲击50%放电电压的配合系数为1.34,其配合系数大于1.18,对绝缘子串保护的有效率超过99.993%;线路避雷器正极性雷电冲击放电伏秒特性曲线至少比绝缘子串的低16%,线路避雷器负极性雷电冲击放电电压伏秒特性曲线至少比绝缘子串的低15%。220kV避雷器的放电特性满足了线路绝缘配合的要求,实现了对不同类型的绝缘子串的保护。     

海拔条件对绝缘子串并联间隙间距的影响

在绝缘子串旁加装并联的保护间隙是"疏导式"防雷保护的典型措施,而海拔条件会对绝缘子串并联间隙的间距产生影响。本文分别在昆明和长沙两地区进行了负极性标准雷电冲击电压下X-70悬式绝缘子(2片串联)及其并联的可调式保护间隙的雷电冲击特性试验,采用正态概率分布的方法,得到了对应击穿概率的放电电压,从击穿概率的角度进行了绝缘配合设计,得到了不同海拔高度并联间隙最佳的绝缘配合间距。发现间隙距离随海拔高度的增加而增大。     

带间隙线路避雷器雷电冲击绝缘配合特性极性效应研究

部分现行线路避雷器标准仅规定了正极性雷电冲击50%放电电压的上限值,但是在线路避雷器试验及检测过程中,发现负极性雷电冲击电压下线路避雷器与绝缘子串的绝缘配合裕度明显低于正极性,按正极性雷电冲击放电电压进行配置的线路避雷器,在遭遇负极性雷电时,可能出现保护裕度不足的问题。为验证这一现象,基于110kV线路避雷器和绝缘子串开展了大量的研究性试验,并在此基础上建立了放电过程仿真模型,得出线路避雷器的负极性雷电冲击50%放电电压和伏秒特性曲线均明显高于正极性,这种极性效应主要由线路避雷器串联间隙引起。     

触发型气体放电管试验研究与分析

为了解决气体间隙型放电管在雷电防护应用中存在击穿电压高、响应时延长等问题,根据对汤森理论与帕森定律的理论分析,设计了一种触发型气体放电管,并在帕森定律的理论基础上提出了传统放电管击穿电压值乘以系数k(k1)为触发型气体放电管的击穿电压。采用8/20μs模拟雷电流对触发型气体放电管做冲击试验,利用气体放电理论与试验相结合的方法,得出:触发型气体放电管与相同材料及极间距的传统气体放电管比,其击穿电压值小4倍左右;在相同的冲击电压下,响应时延可缩短百倍,且极小值可缩短至180 ns左右;在相同的冲击电流作用下,其残压上升陡度最大可减小0.4 k Vμs-1,研究结果在防雷实际应用中具有一定的实用价值。     

棒-板-棒组合间隙雷电冲击特性试验研究

在电力系统中,常存在一些由悬浮物体和空气间隙构成的组合间隙,其放电行为相较常见空气间隙更为复杂,放电特性规律难以总结。针对此,设计了一种含悬浮金属板的棒-板-棒组合间隙试验装置,开展了棒-板-棒组合间隙在雷电冲击电压下放电特性的试验研究,并分析了电压极性、金属板尺寸和金属板位置对组合间隙的放电特性的影响。研究表明,金属板放置于间隙正中时,能够提升间隙的雷电冲击击穿电压。不过当金属板在棒电极附近时,击穿电压可能会低于棒-棒间隙,且不同电压极性下的情况存在差异。此外,金属屏障会增大间隙的放电时间分散性,并改变放电路径。     

基于电弧力效应理论对开关型SPD续流的研究

针对开关型SPD续流的问题主要是由于两电极气隙击穿时,击穿电压较低引起。通过电极击穿时电弧力效应理论的分析,得出电弧力主要由电子力、静电力、电磁力、等离子流力等组成。采用8/20us模拟雷电波冲击气体间隙,试验得出冲击电压在17.5k V-20k V以下时,电极所受电弧力与冲击电压呈正相关,冲击电压值在17.5k V-20k V以上时,电极所受电弧力与冲击电压呈负相关,且电弧力始终不小于零,即电弧力对电极的作用主要为向外的排斥力。提出了在开关型SPD设计中,放电电极一个处于固定状态,另一个电极处于可动状态,利用电弧力效应,拉长电极间隙的长度,增加两电极间残压,起到提前灭弧,减小续流的方法,在实际应用中,具有一定的实用价值。     

±800kV直流线路避雷器关键技术参数设计及防雷效果分析

为提高特高压直流输电线路的防雷保护水平,借鉴了±500 k V直流线路避雷器的设计经验,并结合实际线路运行情况,设计计算了±800 k V直流线路避雷器关键技术参数。最后,通过仿真计算分析,从理论上考察了所设计的线路避雷器对特高压输电线路的防护效果及吸收能量情况。依据研究结果,提出了特高压直流线路避雷器额定电压为为960 k V,避雷器雷电冲击50%电压取值2 900 k V,标称放电电流为30 k A,外串间隙距离最大为2.0 m。仿真结果表明,所设计的避雷器能够显著提高杆塔反击和绕击耐雷水平,可靠保护该基杆塔,雷击极端情况下其通流容量为3.645 MJ,避雷器通过最大雷电流为72.3 k A。     

基于电磁感应原理检测电涌保护器击穿的方法

针对检测电涌保护器(SPD)击穿方法的问题,通过对雷电过电压作用下,SPD击穿时周围产生的瞬态电磁场以及电磁感应的理论分析。利用组合波发生器(12、50μs)模拟雷电流发生器,对开关型SPD、限压型SPD分别做冲击试验。试验结果得出:冲击电压为0-5 k V范围时,传感器两端的感应电压随着冲击电压的增大而线性增加;冲击电压相同时,测试开关式压敏电阻的感应电压小于限压型压敏电阻;测试器件相同的情况下,不同表面尺寸的传感器两端的感应电压存在较大差异。探究了利用电磁感应的原理检测SPD的击穿方法,在实际防雷运用中具有参考价值。     

棒形悬式复合绝缘子覆冰操作冲击特性的研究

覆冰后的棒形悬式绝缘子电气强度明显下降,容易造成覆冰绝缘子串冰闪事故。分别研究了不同覆冰重量和水电导率对操作冲击U50%放电电压的影响,得出覆冰棒形悬式复合绝缘子的U50%放电电压随覆冰重量和水电导率的增加呈乘幂关系下降;冰闪电压随覆冰重量下降的速率呈逐渐变缓的趋势;棒形悬式复合绝缘子的正极性比负极性的操作冲击放电电压低。     

雷电阻尼振荡波冲击下气体放电管击穿性能的分析

针对气体放电管(gas discharge tube,GDT)在雷电阻尼振荡波冲击下击穿性能的问题,首先对气体间隙在交流电压作用下放电过程进行理论分析,采用雷电阻尼振荡波发生器对不同直流放电电压的气体放电管进行冲击试验,得出:随着雷电阻尼振荡波冲击电压的升高,气体放电管的放电电流不断增大;冲击过程中,残压先上升到大于直流放电电压,再下降并保持稳定,直至停止放电;气体放电管的吸收能量与冲击电压呈正相关;气体放电管的内阻随着冲击电压的增大而减小。为研究气体放电管在实际雷电中的应用具有一定的参考价值。     

含悬浮金属板的棒-板-棒组合间隙操作冲击放电特性研究

电力系统中,存在一些悬浮导体构成的间隙,其放电特性较典型间隙更为复杂多样,放电特性规律尚未得到明确。设计了含悬浮金属板的棒-板-棒组合间隙试验装置,研究棒-板-棒组合间隙在操作冲击电压作用下的放电特性,分析不同电压极性、不同金属板位置下组合间隙的击穿电压并基于高速光学影像分析其放电过程现象。研究表明,金属板位于组合间隙不同位置时,其击穿电压变化较大,且在正负不同极性操作冲击作用下,其变化规律呈现出明显差异性;同时还观测到,当悬浮板靠近高压电极时,会出现单侧高压极棒-板间隙多次击穿这一特殊现象,电场仿真结果表明,单侧高压极棒-板间隙击穿后,有助于低压极起晕并产生流注通道向前发展。     

底架高度对支柱绝缘子冲击电压耐受强度的影响研究

通过一系列雷电与操作冲击试验,研究了底架高度与支柱绝缘子冲击电压耐受强度之间的关系。其中对金属底架、试验回路、试品布置以及试验方法进行了描述,然后通过仿真模型计算分析了空间电场强度分布,并从试验结果和仿真分析中总结出了金属底架高度与支柱绝缘子50%放电电压之间的规律,并得出绝缘子最短放电距离与底架高度近似相等时,技术与经济效果较好。     

电容器在10kV配电线路雷电防护中的应用研究

针对10 kV配电线路耐雷水平低、通常没有安装避雷线及线路避雷器的保护、雷击跳闸率高等现状,提出一种利用在绝缘子两端并联放电间隙与电容器串联支路,通过电容器分流雷电流的原理来对10 kV配电线路雷电过电压进行防护。阐述了利用并联放电间隙与电容器串联支路防雷机理以及利用电磁暂态仿真程序ATPDraw建立仿真模型,计算绝缘子两端在遭受雷击情况下承受的电压以及通过电容分流的雷电流大小;通过理论分析与仿真计算表明,在绝缘子两端并联电容器有良好的防雷效果;同时也指出了并联电容方法的优势与不足。     

三相组合式有串联间隙金属氧化物避雷器及其试验方法浅析

简述了行业标准JB/T 10609-2006《交流三相组合式有串联间隙金属氧化物避雷器》应修订的各种原因。从避雷器的持续运行电压、避雷器的额定电压、避雷器的工频放电电压、避雷器的保护水平、避雷器动作负载试验、避雷器工频电压耐受时间特性试验、避雷器局部放电试验等几方面,论述了修订后的标准和JB/T 10609-2006标准的主要技术差异,并分析了典型避雷器的持续运行电压参数及20 k V系统电站用典型避雷器的电气性能参数选取时的考虑因数,同时,在修订的标准中提出了该参数的建议值。为便于修订和执行标准,结合相关资料,介绍了避雷器相-相间的工频放电电压试验方法和冲击放电电压试验方法。     

地线绝缘化线路防雷研究

以某高海拔地区500 k V地线绝缘化线路为例,分析其结构特征、绝缘化前后保护角的变化情况;通过直流试验、雷电冲击试验,并且考虑了海拔修正条件,验证了绝缘化地线并联间隙的绝缘配合性能;最后,利用ATP_EMTP软件仿真了在雷击情况下,地线绝缘化线路的耐雷性能变化情况以及不同间隙长度对防雷性能的影响效果。结果表明,在地线绝缘化线路中,在满足可靠绝缘、直流融冰的前提下,间隙长度对防雷性能的影响很小。     

空气动力学型绝缘子空气中冲击击穿特性的研究

快波前冲击过电压对输电线路用盘形悬式瓷绝缘子危害较大,依据标准GB/T20642-2006《高压线路绝缘子空气中冲击击穿试验》,对盘形悬式瓷绝缘子中的空气动力学型瓷绝缘子进行了50%雷电冲击闪络电压和陡波试验,并与钟罩型瓷绝缘子进行了比对研究;研究了瓷绝缘子的形状及大气相对湿度对闪络电压的影响。试验表明:空气动力学型瓷绝缘子50%雷电冲击闪络电压较钟罩型瓷绝缘子低;空气动力学型瓷绝缘子在规定的试验电压下,波前(放电)时间不能满足标准要求;同时,当大气相对湿度较大时,会对瓷绝缘子陡波试验结果产生不利影响。     

高海拔地区浪涌保护器选择要点

分析高原环境对浪涌保护器的影响,探讨高海拔地区浪涌保护器最大持续运行电压、电气间隙、放电电流、工频耐受电压和冲击耐受电压、温升、校验、SPD保护开关等选择要点。     

某矿区瓦斯电厂35kV进线遭受雷击事故分析与防雷措施研究

对山西某矿区瓦斯电厂变电站进线遭受雷击,雷电过电压入侵变电站损坏主变绝缘的典型事故,进行了分析与讨论。分析了变电站进线段接地电阻过高、站内绝缘配合不当、山区地理等方面因素。通过计算该线路耐雷水平,高电压实验室试验测得绝缘子的雷电冲击电压值,针对绝缘子被雷击烧灼,提出加装绝缘子保护间隙的措施,对比计算加装绝缘子保护间隙对雷击跳闸率的影响。最终分析了进线杆塔加装绝缘子保护间隙的可行性,并提出了相关改防雷改造措施。     

研制推广带串联间隙氧化锌避雷器

叙述了Y5C系列氧化锌避雷器的性能、结构及其特点,探讨了沿面放电距离与间隙放电电压之间的关系;指出了提高工频耐受电压,降低冲击系数的途径。     

直流覆冰绝缘子电气特性及伞裙结构抗冰性能优化研究

根据绝缘子局部放电机理对动态直流局部电弧数学模型进行了改进,并基于此数学模型,计算了在不同电压下覆冰绝缘子表面局部电弧状态及其泄漏电流,电弧温度等参数.并结合实验,对覆冰绝缘子在不同等级电压作用下的电气特性进行了分析.在此基础上,对FXBW4110/100型绝缘子的伞裙结构进行改进,计算了其在改进后相同覆冰情况下的闪络电压.并根据计算数据总结研究了导致其闪络电压改变的主要因素.研究结果表明,覆冰绝缘子的局部放电起始电压与闪络电压无直接关系,局部放电状态下的绝缘子通常可以正常工作,且会因局部电弧对冰棱存在加热效应导致冰棱融化断裂,最终覆冰绝缘子会因冰棱大量断裂不满足局部放电条件而熄弧.气隙长度对覆冰绝缘子的闪络电压影响不大,但其气隙数量对闪络电压有很大影响.气隙出现后,维持局部放电需要有局部电弧将气隙与冰面桥接,从而产生狭窄的弧根,导致整个回路剩余电阻增加.根据研究结果,本研究提出绝缘子的防冰设计理念,既易实施,又能有效提升绝缘子的防冰闪性能.