220kV交流无间隙金属氧化物避雷器 电位分布及改善措施研究

杂散电容会使交流无间隙金属氧化物避雷器(metal oxide arresters without gaps,简称MOA)在持续运行时电位分布畸变而不均匀,严重时会导致局部电阻片承受过高的电压负荷,泄漏电流增大而加速老化,进而导致整只避雷器的损坏。因此本文对高压MOA的电位分布和均压措施进行了分类研究。采用ANSYS有限元仿真计算软件,分析了均压环罩入深度、电阻片间金属垫片排布方式和电阻片相对介电常数差异化分布对电位分布的影响。基于电位分布对220 kV MOA的设计结构进行了优化。通过研究,得到了不同结构方式下MOA电位分布的优化效果,对改进MOA的结构设计和提高运行可靠性具有一定的指导意义。     

避雷器电位分布测试方法研究

杂散电容的存在使得在持续运行电压下避雷器沿电阻片轴向的电压承担率分布极不均匀,靠近高压端的电阻片一般比远离高压端的电阻片承担了更高的电压负荷。若不采取均压措施改善其电位分布,靠近高压端的电阻片将会因持续运行电压下承担电压负荷过高而加速劣化,最终导致避雷器的损坏,缩短其预期运行寿命。所以必须采取有效的均压措施改善电位分布。以目前仅加装均压环的避雷器为例,通过对计算和实测的方法及数据进行分析,给出了最优均压方案并总结了电位分布测试的意义和方法。     

750kV交流金属氧化物避雷器均压环结构对避雷器电位分布的影响研究

750 kV交流系统用复合外套无间隙金属氧化物避雷器在杂散电容的影响下电阻片轴向电位分布极不均匀,承担电压负荷过高的电阻片会加速劣化、导致避雷器损坏;通常采用在避雷器高压端安装均压环的方式改善其电位分布。采用有限元计算方法,对避雷器采用不同罩入深度、环径、管径的均压环时的电位分布补偿效果进行了研究,分析了电阻片的最大荷电率和沿避雷器电阻片轴向的电位分布,得到优化的750 kV交流金属氧化物避雷器的均压环结构参数,并总结了结构参数对避雷器电位分布的影响,为避雷器均压环的设计提供了参考依据。     

关于珠海电厂海斗乙线避雷器缺陷的分析

通过对珠海电厂海斗乙线避雷器解体检查及对电阻片进行直流1mA电压U1mA和75%U1mA电压下直流泄漏电流测量试验,发现避雷器缺陷的主要原因是避雷器密封不良潮气进入,导致电阻片直流1mA参考电压降低和泄漏电压超标;额定电压选择偏低(192kV)导致电阻片荷电率偏高;避雷器外表面积污严重不均匀时导致电压分布不均匀等,从而加速了电阻片的老化以及瓷套内表面受潮。     

应用二维轴对称场有限元法的电站型MOA电位分布计算及均压设计

由于电站型氧化锌避雷器的上端电阻片承受电压过高,并随着避雷器安装高度减小而更为严重,导致上端电阻片电压承担率过大而易造成整台避雷器的损坏,因此计算并优化避雷器的电位分布具有重要的工程意义。本文将电站型,氧化锌避雷器的电位计算问题等效为分层均匀媒质的多介质闭域静电场问题,采用轴对称处理方法,建立二维轴对称场有限元模型,计算具有开域边界的电站型氧化锌避雷器的电位分布。以220 k V电站型,氧化锌避雷器为例,研究了底座高度、均压环位置等因素对整组电阻片电位分布的影响,并采用光纤电流法对均压后的避雷器电位分布进行实验测量。得出:底座高度超过2 m时,其对电压承担率几乎没有影响;优化高压端均压环的直径及套入深度可使避雷器的整体电位分布达到最优,得到较为合理的避雷器均压设计方案。     

220 kV复合外套金属氧化物避雷器在电缆终端台区运行的应用研究

金属氧化物避雷器在运行时氧化锌电阻片沿轴线分布的电压不均匀分布影响避雷器的运行寿命,而电缆台区的避雷器在安装时外部电场条件是有别于变电站避雷器,通过ANSYS-Maxwell软件仿真计算了电缆终端对同相的避雷器电压分布的影响,增大避雷器与电缆终端的安装距离有利于改善避雷器的电压分布的不均匀性;又计算了按GB 50149规定的B1值布置的安装条件下220 kV避雷器的电压分布不均匀系数小于1.15,能满足避雷器使用要求。计算了避雷器与电缆终端之间连接导线的电感对避雷器保护水平的影响,结果表明：雷电冲击的导线电感电压影响较小,陡波冲击的导线电感电压影响显著。     

1000kV瓷外套MOA电阻片与瓷套电位关系的研究

依据实体模型,采用有限元ANSYS分析软件对1000kV系统用瓷外套MOA建立2-D模型,进行场强和电位分布计算。比较了采用并联均压电容前后MOA内部电阻片与瓷套内侧的电位和场强分布的变化,结果表明:MOA电阻片与瓷套内侧容易发生放电或闪络现象的位置分别为,第一节单元距单元上法兰的1/6～1/5处和第四节单元距单元上法兰的1/6～1/5处;并联均压电容之后,各单元电阻片上的场强和承担的电压趋于均匀化,但某些单元的径向场强和电位差变大,不利于MOA的安全运行。     

额定电压780kV特高压交流避雷器电位分布计算与测量

适当降低避雷器额定电压可优化绝缘配合,降低特高压变电站的过电压水平或降低对设备的绝缘水平,提高工程经济性。但额定电压的降低代表避雷器内部电阻片荷电率升高,影响其电位分布均匀性。为了定量分析降低额定电压的特高压交流电站用避雷器的电位分布特性,以Y20W-780/1526型UHV MOA样机为研究对象,基于电场数值计算方法,在Ansys软件中建立3D有限元仿真模型,对5种均压电容配置方案的避雷器电位分布进行计算,选取电位分布最优的配置进行试验实测。试验采用无线测量系统,在一柱电阻片间布置36只传感器,通过测量电阻片的电流承担率反映避雷器轴向电位分布情况。对比仿真计算与试验实测结果得出两者的电位分布曲线变化趋势基本一致,最大相对偏差7.32%。考虑电阻片任意组装时电容分散性对避雷器电位分布的影响,计算出Y20W-780/1526型避雷器电位分布不均匀系数为1.129 6。验证了均压环、法兰及外套尺寸结构等条件不变的前提下,通过合理配置均压电容,可降低额定电压的特高压交流电站用避雷器满足技术规范中电位分布不均匀系数不应大于1.15的要求,研究结果可为特高压交流电站用避雷器降低额定电压设计提供参考。     

500kV六氟化硫绝缘罐式金属氧化物避雷器电场分析

无间隙金属氧化物避雷器(WGMOA)在通常工作情况下电压沿轴线分布不均匀。承担电压较大的电阻片同时承担较大的热应力,这样就会加速这些电阻片的劣化。因此,改善避雷器电压沿轴线分布使其更加均匀,就显得十分必要。避雷器电阻片的电压分布主要取决于避雷器几何结构和采用的材料两个方面。笔者采用有限元数值计算方法,通过建立3 D模型对500 kVGIS用一相一罐式金属氧化物避雷器内部电场强度分布进行了计算。就均压罩各个参数对避雷器电阻片电压偏差的影响进行讨论,并通过优化均压环参数将避雷器整体电压偏差限制在-10%～+10%之间。     

风电场35 kV集电线路用混合电阻片避雷器研究

风电场35 kV集电线路所用的线路避雷器由于其能量吸收能力有限,在雷电流幅值较大时其MOA电阻片存在热崩溃的可能,严重威胁着集电线路的安全运行,因此必须采取措施对其进行抑制.本研究以某风电场35 kV集电线路雷击过程为研究对象,并采用ATP-EMTP软件搭建暂态仿真模型,提出一种新的风电场集电线路用35 kV混合电阻片线路避雷器,该避雷器采用氧化锌电阻片与碳化硅电阻片相互交替组合的形式,充分利用氧化锌电阻片动作快、碳化硅电阻片通流容量大的特点,形成兼顾两种电阻片优点的新的避雷器,仿真结果表明新的避雷器能最大程度避免因雷击而导致的线路跳闸和能量吸收能力有限而导致的热崩溃问题.研究结果对于风电场35 kV集电线路的防雷设计、运维和设备保护具有一定的指导意义.     

110kV小型化GIS用SF_6罐式(单相)无间隙金属氧化物避雷器的设计

介绍了110kV小型化GIS罐式(单相)避雷器结构、特点,对避雷器的电场、电位分布和机械强度进行了计算,并指出内部绝缘气体压力确定的原则。通过试验验证,避雷器的结构设计是合理的,达到了小型化的目的。     

特高压避雷器的探讨

介绍了国外特高压避雷器的发展和运行情况,对前苏联、瑞典、德国及日本等国家研究和开发特高压避雷器的主要技术参数、结构及性能进行了分析。阐述了中国避雷器发展的状况,分析了中国已经研制的750kV系统用避雷器技术性能,提出了准备开发的1000kV避雷器的技术参数和建议。为了降低系统的绝缘水平,应开发1000kV的敞开式电站保护用避雷器、GIS电站保护用避雷器及线路保护用避雷器。避雷器的额定电压为828kV,雷电冲击保护水平为1620kV。并指出中国在现有的基础上能够开发出1000kV避雷器。     

500kV系统用无间隙金属氧化物避雷器的优化研究

从三方面对500 kV交流系统用无间隙金属氧化物避雷器进行优化设计,提高了避雷器的运行可靠性和经济效益.首先,对电阻片工艺研究,开发出了高性能的电阻片,其能量吸收能力达到7.8kJ/kV;其次,在有限元法对避雷器的电场进行了优化计算的基础上,对避雷器设计了新型均压环结构,去掉了并联的均压电容.并通过对避雷器进行了实际的...     

超高压金属氧化物避雷器用陶瓷电容器

陶瓷电容器作为金属氧化物避雷器的核心元件之一,改善避雷器的电位分布。基于对钛酸锶陶瓷电容器配方和制作工艺的研究,试制了一种可以用于超高压(750 kV)避雷器的超高压电容器。结果表明,该电容器有较高介电常数及足够的介电强度情况下降低了介质损耗并缩小了电容温度系数,具有优良的工作性能并已进行工业化生产。     

基于ATP-EMTP对500kV输电线路取消合闸电阻的仿真研究

以500 kV输电线路空载线路投切操作过电压为研究对象,利用电磁暂态计算程序(ATP-EMTP),分别对合闸电阻,高性能避雷器对三相同期合空载线路过电压抑制效果进行仿真研究,从合闸电阻两端电压差,避雷器安装位置和吸收能量能力等几个方面讨论了避雷器取代合闸电阻实现的可能性,对500 kV输电线路操作过电压的防护方案进行优...     

特高压交流1000kV瓷外套避雷器的研制

介绍了特高压交流1000 kV瓷外套避雷器的性能参数、结构及试验等情况。避雷器由五节元件串联组成,内部采用四柱电阻片并联结构,电阻片组间加装均流电极。对1000 kV避雷器抗震性能的模拟计算和试验,得到了1000 kV避雷器的机械设计结构。对1000 kV避雷器电位分布的模拟计算和测量,得到最大电位分布不均匀系数为9.6%,电流分布不均匀系数小于5%。研发的1 000 kV避雷器通过了0.2 g的抗震试验及63 kA的压力释放试验,已在特高压交流试验示范工程应用。     

一起金属氧化物避雷器缺陷数据的分析及预防措施

对一起220 kV线路金属氧化物避雷器(MOA)运行过程中全电流异常增大的原因进行了分析和处理.针对现场MOA内部受潮劣化后,其运行电压下全电流及阻性电流均增大,尤其是阻性电流分量幅度增加更快的特点,对避雷器进行带电检测试验、停电试验和解体检查,证明了红外测温、阻性电流测量可及时准确发现M0A受潮的内部故障.     

金属氧化物避雷器试验测试方法的发展及应用

为保证金属氧化物避雷器(MOA)的安全运行,必须测试避雷器的电气性能。目前,检测避雷器的方法主要有周期性停电预试、带电测试和在线监测等。重点介绍了周期性停电预试和带电测试的应用情况,并对其进行了比较。认为带电测试时,当IRIP/IX<20%,可判断避雷器是正常运行的。对于MOA的维护,可以带电测试为主,停电预试为辅相结合的方式,效果较好。     

特快速暂态过电压下避雷器模型的研究与应用

目前,由于多种因素,金属氧化物避雷器在抑制特快速暂态过电压(VFTO)方面的应用有限。为了满足VFTO下避雷器的动态特性的需求,笔者介绍一种适用于VFTO计算的避雷器模型,由于避雷器电容效应,造成高频下残压和放电电流之间存在时间延迟,导致避雷器响应速度变慢。结合实例,对采用文中建议的模型和IEEE建议的模型下的VFTO做了仿真分析。结果表明:改进的Micaela避雷器模型在冲击电流波前时间<1μs具有较好的动态特性及精度,适用于VFTO的研究。