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。     

10 kV线路防雷用反冲多间隙结构灭弧装置理论与试验研究

针对配电网线路易受雷击引起绝缘子闪络造成线路停电的难题,文中研究了一种基于“疏导-灭弧式”思想的反冲多间隙结构灭弧装置。该装置利用绝缘配合先于绝缘子击穿闪络泄放雷电流入地,同时利用其反冲结构和多断口结构迅速熄灭电弧。首先,对装置的结构和灭弧原理进行了介绍;然后,对反冲结构和多断口结构的灭弧过程用数学模型进行了描述;接着,探讨了影响电弧熄灭的主要因素,得出提高气流速度是提高灭弧效率和缩短灭弧时间的有效方式;最后,通过工频大电流灭弧试验论证了该装置具有良好的灭弧效果,能够在4 ms内将幅值为2 kA的电弧熄灭,并且该装置在4片绝缘伞裙下也能控制电弧进入其内部。     

配网线路新型灭弧装置熄灭工频电弧的仿真与试验研究

针对配网线路耐雷水平低,容易发生雷击导线断线、断路器跳闸的问题,基于“气吹弧”的思想研制了一种带有主动灭弧功能的多断口灭弧防雷装置。该装置能够控制电弧运动轨迹,利用其特殊的空间多断口结构迫使电弧多点截断,并在断口处产生高速气流抑制工频电弧暂态初始发展阶段,在电弧“萌芽期”就将其熄灭。文中首先对多断口灭弧防雷装置的结构和灭弧原理进行了深入分析;其次利用COMSOL Multiphysics仿真软件对气流产生过程及熄灭电弧的过程进行量化分析;然后根据IEC相关规定搭建了冲击闪络试验与工频续流试验相结合的试验平台,进行了工频续流遮断试验,试验得出装置能在1~2 ms内将幅值为1 kA的续流电弧熄灭;最后根据实际运行数据分析了装置的防雷效果,运行数据显示该装置已经多次成功动作,能够大幅度降低线路的跳闸率和事故率。     

复合绝缘横担在10 kV配电架空线路防雷中的应用探讨

在10 kV配电架空线路故障中,雷击是造成配电架空线路故障的主要因素,配电架空线路跳闸以遭受感应雷击为主.在10 kV配电架空线路中应用了复合绝缘横担进行防雷,其各项性能测试均满足线路防雷和安全运行的要求.复合绝缘横担结构简单、免维护,能够有效解决配网架空线路雷击跳闸问题,是一种具有较好应用前景的10 kV线路防雷装置...     

配电网防雷的难点及对策研究

针对配电网存在易受雷击侵害和故障定位困难的问题,研制了一种新型喷气式并联间隙灭弧装置。该装置借鉴"疏导型"并联间隙的思想,首先对雷击后的工频续流疏导引流,然后喷射能量巨大的气体,通过外力强制灭掉工频续流电弧,气体流速越大,绝缘恢复时间越短。对35kV线路的灭弧装置进行试验,灭弧时间为3ms,可在继电保护启动前完全灭掉工频续流电弧。在广西合浦和大化地区配电网中应用该装置,实际运行结果表明该装置能有效降低线路跳闸率。该装置通过改进也可运用到110kV、220kV等输电线路上。     

35kV架空输电线路间隙灭弧的研究

为解决35 kV架空输电线路的雷击问题,研制了在35 kV架空输电线路上的防雷保护间隙喷射气流灭弧装置。该装置运用了"瞬时疏导"的防雷理念,能够在线路发生雷击闪络时有效地保护绝缘子串免受工频电弧的灼烧,在疏导雷电能量后能够迅速切断工频续流电弧,实现既可以限制绝缘子的外部过电压又可以避免断路器频繁跳闸的功能。笔者在链式电弧模型的基础上结合激波理论研究喷射气流条件下电弧的运动,对电弧的熄灭过程进行了讨论。在高压试验中借助高速摄像机和数字示波器,获取了在高速气流作用下电弧被迅速熄灭的过程图像和数据。     

灭弧装置内爆炸冲击波的数值模拟及其应用研究

基于疏导型防雷理念的新型喷射气流灭弧防雷间隙装置能快速响应雷电流,爆炸产生高速高压气流冲击波并作用于暂态发展阶段的工频续流致电弧熄灭。灭弧装置包括灭弧三硝基甲苯(Trinitrotoluene,TNT)炸药、环形接闪电极以及半封闭圆柱形灭弧室,为此,利用ANSYS AUTODYN有限元分析软件,建立装有TNT炸药的灭弧装置半封闭爆炸冲击波数学模型,旨在研究灭弧爆炸冲击波在半封闭灭弧室内的衰减传播规律,并根据爆炸冲击波的传播特点分析空气间隙工频续流电弧在TNT爆炸冲击波作用下的可能最先切断点分布以及其对间隙电弧重燃的抑制作用。     

气吹弧装置仿真与试验研究

并联间隙雷击闪络后能快速疏导电弧保护绝缘子,但无法有效切除后续工频续流。因此,基于“气吹弧”思想研究设计了一种应用于高压输电线路的气吹弧装置。该装置与绝缘子串并联安装,当雷击线路时利用绝缘配合先于绝缘子击穿闪络泄放雷电流入地,并同时利用雷电脉冲信号触发灭弧气丸产生高速气流,能够在继电保护装置最快响应动作前熄灭电弧。通过仿真在理想状态下得出该装置能够在4 ms内将20 kA的工频续流熄灭;通过试验得出该装置能够在2.6 ms内将5.1 kA的续流电弧熄灭。仿真与试验结果基本一致,共同验证了所设计气吹弧装置具有良好的灭弧效果。     

降低配电线路雷击断线和跳闸率的防护措施

配电网架空线路雷击跳闸率高,绝缘导线还存在雷击断线问题。针对此问题,模拟试验和计算研究了配电网冲击绝缘耐受水平,得出采用2种不同绝缘水平的绝缘横担时的雷击跳闸率;针对目前采用氧化锌避雷器铺设地网施工难度大及接地引下线易被盗问题,研究开发出10 kV线路雷击闪络保护器,试验研究了其动作特性。根据试验和仿真计算结果,提出的配电网线路防雷措施,可以防止雷击断线并降低线路雷击跳闸率80%以上。     

35kV 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。     

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。     

压缩气流灭弧条件下配网线路雷击跳闸率计算

压缩气流灭弧防雷间隙是一种冲击电弧诱导型灭弧防雷装置,它通过灭弧管道的特殊排列结构使得冲击电弧能够被优先吸引进入在压缩管道内并形成压力梯度产生自膨胀气流,在各个相邻灭弧管道拐点处粉碎性截断电弧直至电弧熄灭。为了计算在安装压缩气流灭弧防雷间隙后的雷击跳闸率,文中根据并联间隙与绝缘子串的放电电压分布特性得出了灭弧防雷装置的有效保护系数,通过数理统计的方法处理了试验数据,得出了安装压缩气流灭弧防雷间隙后配网线路上的建弧率,同时建立了压缩气流灭弧防雷间隙下的雷击跳闸计算模型。通过算例计算了某线路在安装灭弧装置前后的雷击跳闸率,通过数据分析可知安装压缩气流灭弧防雷间隙后有效降低了雷击跳闸率。     

爆炸气流灭弧防雷装置试验研究与应用

为了提高高压架空线路的耐雷水平,解决电网防雷难题,基于“疏导式”防雷技术基础上研制了一种利用高速气流熄灭电弧的爆炸气流灭弧防雷装置。该装置允许空气间隙击穿形成电弧通道,并同时利用雷电脉冲信号在电弧形成瞬间同步触发灭弧气丸,以产生高速气流在工频电弧建弧初期就将其完全熄灭,并且强气流能快速恢复空气介质强度,防止电弧重燃。文中首先对该装置的灭弧原理进行了详细论述;然后通过雷电冲击试验、测试装置触发响应时间试验和工频大电流灭弧试验,检验了该装置的电气性能和灭弧效果,经试验发现其均满足试验要求;最后根据实际运行效果发现该装置在线路上运行工况良好,防雷效果十分优异。     

10kV架空绝缘导线防雷击断线措施研究

架空绝缘导线在配电网中应用广泛且已成为主流。但在其实际运行中,雷击绝缘导线后断线概率较高,因此,探究行之有效的绝缘线防雷措施对促进配电网的健康发展具有非常重要的意义。通过对所在单位2010—2013年10k V配电网线路雷击跳闸次数进行统计分析,印证了采用绝缘子改造、变电站改用中性点经消弧线圈接地运行方式以及在绝缘导线上加装防雷金具三种方式对架空绝缘导线防雷的有效性,所提措施具有有效的推广实用价值。     

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。     

Probability evaluation of low-voltage distribution equipment lightning failures due to AC arc

To construct low-voltage power distribution systems, it is important to have correct information on the probability of failures by lightning to meet the requirement for high reliability of these systems. The burn-out of low-voltage distribution equipment is triggered by flashover due to lightning overvoltage followed by the arc discharge current at the commercial frequency voltage. The arc characteristics were investigated by superimposing the lightning impulse voltage across terminals of the low-voltage distribution equipment connected to the commercial frequency power supply to reproduce these events on an experimental basis. As a result, it was found that the arc characteristics were affected by a number of factors. The probability of flashover occurrence on low-voltage distribution equipment is determined based on the frequency distribution data of lightning overvoltage occurrence obtained by monitoring the surge counters on actual distribution lines. Then the probability distribution of arc currents is established by application of the forementioned experimental equation on arc characteristics. Finally, the method for evaluating damages by lightning to low-voltage distribution equipment on actual lines was investigated with the frequency of lightning strokes and the configuration of low-voltage distribution systems taken into consideration.     

Effect of lightning overvoltages on low-voltage power distribution lines due to direct lightning hits to overhead ground wire

Overhead ground wires and surge arresters have been installed to protect high-voltage power distribution lines and apparatus from overvoltages induced by nearby lightning strokes. The effects of surge arresters for protection of high-voltage distribution lines against direct lightning strokes have already been investigated using the digital simulation program EMTP (Electromagnetic Transients Program). With regard to the protection of low-voltage distribution lines from overvoltages induced by lightning strokes, experimental analyses using a scale model line have been reported. This paper reports on the comparison between the experimental analyses and EMTP simulation of power distribution lines, including low-voltage lines, and the validity of EMTP simulation. Furthermore, this paper analyzes the overvoltages on low-voltage power distribution lines against direct lightning strokes to overhead ground wire using the digital simulation.     

Lightning overvoltage protection of AC railroad vehicles bypolymeric arresters

In order to improve the operational reliability of AC railroad vehicles, ZnO surge arresters are used to protect them against overvoltages. The most serious threat to arresters installed on the roof of an AC railroad vehicle is the lightning overvoltage. When lightning strikes the mast or conductors, the distribution system can be treated as a system of multiple conductors including feeders, messenger wires, contact wires, protective wires and two tracks. The lightning impulse discharge current through the arrester and the absorbed impulse discharging energy by arrester in the actual field operation and the protective effect of arrester were analyzed by EMTP and discussed when lightning strikes the mast or distribution lines. When the arrester Is installed on the roof of a railroad vehicle, the potential difference on the primary side of high voltage transformer inside the vehicle is suppressed below 150 kV under very serious condition     

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。     

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...