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                                                             配电网差异性防雷及配电设备精细化;
          作者简介 李景禄:男、1955 年4 月生、河南省确山县人,1982 年毕业于华中科技大学高电压技术及设备专业,现为长沙理工大学教授、教授级高级工程师,长沙理工大学硕士生师,长沙理工大学高电压技术研究所所长,长沙理工大学高电压与绝缘专业硕士点学术带头人,《全国电力系统高电压专业工作网》“过电压专家工作组”专家,湖南省电机工程学会高压专委会委员,湖南省安全生产专家委员会专家,有二十多年的电力系统工作经验,在电力系统中从事过多年现场生产管理、技术管理、安全管理、科研开发和公司经营管理。对高电压技术、现场试验检修、配电网技术、电力系统防雷接地技术进行过近三十年的系统深入的研究?⒂衂XB 系列自动跟踪消弧装置、JKSC 配电网无功补偿装置、GPF-94 系列高效膨润土降阻防腐剂、PKJ—10/35 型配电网镀铜球型可调过电压;ぷ爸、FLJ—110/220 输电线路过电压;て、FRC—1 型输电线路侧向避雷针、JZ—1 型智能绝缘子快速检测仪、SZ—10/35 型特种防雷变压器、WYK—系列无人值班变电站音频监控装置、ZC-10/35 智能配电网电容电流测试仪、DG-100 型多功能接地参数测试仪等系列防雷产品和监控装置。对防雷接地工程、配电网工程及高压电气设备试验与状态诊断进行过长期的、系统的、深入的研究。与全国四十多家防雷接地公司和科研单位有过合作,完成了多项防雷接地项目。从1985 年起在全国范围完成了多项科研项目和工程项目,取得多项科研成果。著有10 多本技术专著。在国内外发表科技论100 篇,其中核心期刊论文80 余篇。2003 年以来陆续获得了二十多项国家专利。
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                                                                      目                                录
          一、项目意义...................................................................................................................................4
          二、项目解决的主要问题...............................................................................................................4
          三、配电网雷害事故原因分析.......................................................................................................5
          1、配电线路雷击跳闸率过高的原因分析.....................................................................5
          2、配电网绝缘导线雷击断线的原因分析.....................................................................6
          3、配电线路雷电侵入波对变电设备的影响.................................................................9
          4、配电网配电设备雷害原因分析...............................................................................11
          四、配电网差异化防雷措施.........................................................................................................11
          1、适当提高配电线路主干线的绝缘水平降低雷击闪络概率...................................11
          2、设置进线段;し乐瓜呗非秩氩ǘ员涞缢奈:...............................................12
          3、采用合适的中性点接地方式降低雷击建弧率.......................................................13
          4、用PKJ-10 可调过电压;ぜ湎侗;ぞ底.........................................................15
          5、;ず铣删底.......................................................................................................16
          6、用PKJ-10 可调过电压;ぜ湎斗乐咕档枷呃谆鞫舷.....................................16
          五、配电设备精细防雷;.........................................................................................................17
          1、配电变压器的精细;...........................................................................................17
          2、柱上开关的精细防雷;.......................................................................................19
          3、电缆分支箱、环网柜和电缆头的精细防雷;...................................................20
          4、高压计量箱精细防雷;.......................................................................................21
          六、PKJ-10/35 配电型可调过电压;ぷ爸...............................................................................21
          1、装置简介...................................................................................................................21
          2、装置构成...................................................................................................................23
          3、技术参数...................................................................................................................24
          4、装置特点...................................................................................................................24
          5、装置装置功能及应用...............................................................................................25
          6、装置的型号及应用场所...........................................................................................26
          7、装置的应用注意事项...............................................................................................27
          8、同类技术对比...........................................................................................................27
                                                                                                            
          配电网差异性防雷及配电设备精细化;
                                                                                                            长沙理工大学电气与信息工程学院 李景禄
          一、项目意义
          雷电是一种自然放电现象,由于雷电放电是在极短的时间内释放出巨大的能量,形成的大电流和高电压具有极强的破坏力因而给人类的日;疃戳思蟮挠跋旌桶踩。随着全球气候变暖,各种异常天气和自然灾害频繁,雷电对人类的影响日益增大,特别是对电网的影响更是严重。雷电对电网的影响主要是使电网绝缘击穿、线路跳闸、设备被雷电打坏等。据统计,配电网中有60%以上的事故是由雷电引起的,因雷害事故给我国配电网造成的损失每年都高达数百亿元。配电网是直接向广大用户分配电能的网络,因而配电网雷害直接影响广大电力用户,配电网雷害对用户的影响主要表现在以下二个方面:一是配电网雷害造成的跳闸影响用户的供电可靠性;二是由配电线路侵入的雷电过电压打坏用户电气设备,特别是现在雷达站、微波站、移动通讯站、智能大楼和发电厂、变电所等重要场所大量使用了微型计算机技术、自动控制技术和通信技术,这些电子设备微电子元件,对雷电干扰极为敏感,极容易受到雷电电磁脉冲和浪涌电压的干扰而破坏,导致了这些重要场所雷害事故频发。我们对配电网防雷进行了近三十年的研究,从配电网雷击闪络概率,雷击建弧率,雷击跳闸率的机理分析到配电网现有防雷措施进行了系统的理论研究、现场试验和实验室试验研究。经研究得出了降低雷击闪络率;降低雷击建弧率;对配电线路设置特殊进线段;し乐瓜呗防床ǘ员涞缢魃璞傅挠跋;对配电变压器进行联合;さ榷嘞钚碌姆览状胧。经研究提出了配电网差异性防雷措施和配电设备进行精细;さ姆椒。该方法针对配电线路不同的地段,不同的结构提出了不同的防雷措施,即降低雷击闪络概率,降低雷击建弧率来降低雷击跳闸率;设备特殊进线段;だ捶乐瓜呗非秩氩ǘ员涞缟璞傅奈:;用可调式过电压;ぜ湎斗乐咕档枷叨舷;用可调式过电压;ぜ湎督岷媳芾灼鞫耘涞缟璞附芯副;;对重要场所使用特种防雷变压器防止雷电打坏变压器及防止雷电波侵入低压侧打坏低压侧设备等措施来解决配电网雷击跳闸率过高、雷电打坏配电设备和雷电侵入低压侧打坏微电子设备的事故。
          二、项目解决的主要问题
          (1)、配电线路雷击跳闸率过高;
          (2)、配电线路绝缘导线雷击断线;
          (3)、雷电由配电线路侵入变电所打坏变电设备;
          (4)、雷电打坏配电设备;
          (5)、雷电由配电线路侵入打坏低压侧微电子设备。
          三、配电网雷害事故原因分析
          1、配电线路雷击跳闸率过高的原因分析
          配电网受雷电过电压的影响主要分为直击雷过电压与感应雷过电压。在配电线路中发生直击雷事故所占比例并不高,其发生几率大大小于感应雷,这是因为直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害,此外直击雷由于其放电的机理所致一次只能袭击一至两处小范围的目标。感应雷过电压,即在雷云形成过程中,雷云与大地之间的感应电场、雷云对地放电和雷云与雷云之间放电时,雷闪电流产生的强大电磁场作用于各种线路上感应出过电压、过电流,经线路进入设备而形成的雷击。感应雷过电压的产生可由“静电感应”的效应产生,也可由“电磁感应”的效应产生,但大部分的情况是由这两种效应的综合作用而成。感应雷过电压幅值与雷云对地放电时的电流大小、雷击点与线路间相对位置、雷击点与周围环境(如土壤电阻率)、遭受感应雷击的线路的长度、线路架设位置、设备接地装置的电阻等诸多因素有关系。感应雷则不论是雷云对地闪击,或者雷云对雷云之间闪击,都有可能发生并造成灾害。感应过电压具有很大的分散性,较高幅值的并不多,从理论上讲只能影响110kv以下电压等级的配电网,线路绝缘水平越低所受的影响就越大。配电网由于绝缘水平低,和树枝状的网络结构,遭受雷击的概率大。(1)雷击闪络概率:在雷电过电压的作用下,绝缘子发生闪络,线绝缘子被雷电击穿
          的概率,称为雷击闪络概率,它和线路的绝缘水平,线路的绝缘弱点(如有低值、劣值绝缘子)有关,通常线路绝缘水平越低雷击闪络概率就越大。(2)雷击建弧率:雷电流虽然幅值大,但波长短(100μs 左、右),达不到;ざ髦,并不会使线路跳间,线路跳闸的原因是在电网工频电压的作用下,沿着被雷电击穿的通道流过的工频续流,如是单相对地击穿,这个电流就电网电容电流,也称工频续流。绝缘子雷击闪络后能否建立稳定的工频短路电流的概率,称为配电网的雷击建弧率,它和工频短路电流的大小有关,要看它是否大于电网的熄弧临界值,如果单相接地短路电流较小,当jd I 较小,小于熄弧临界值ILj(10kv 电网为11.4A),由于绝缘强度恢复很快,难以再次击穿,所以暂时性熄弧可以转变为永久熄;当电流jd I 较大,接地电流每一次流过零点时,电弧都要有一个暂时性的熄灭,当恢复电压超过其恢复强度时有将再次发生对地击穿,当jd I 比较大
          时,这一暂时性熄灭的时间微不足道,可以认为电弧是稳定的燃烧,建立起稳定的接地短路电弧。(3)雷击跳闸率:配电网单相接地并不会引起线路跳闸,因为配电线路通常不设零序;,配电网可以带单相接地故障运行2 小时,电弧持续燃烧离解空气的绝缘会由单相接地发展为相间短路,使线路跳闸,还会破坏绝缘子的绝缘使线路绝缘子发生永久性的故障点(如图1 所示);如果击穿后工频续流比较大,持续的接地电弧将使空气发生热游离和光游离,
          会波及同杆架设的多回线路,由于同杆架设的各回路之间的距离较小,那么电弧的游离会波及到其他的回路,引起同杆架设的多回路发生短路事故,严重时将会造成多回线路同时跳闸,极大的影响了配电线路的供电可靠性。图 1、河南某35kv 线路被雷击碎的35kv 绝缘子由以上分析可知:配电网雷击跳闸率较高的原因主要是1、配电线路绝缘水平偏低,存在低值绝缘子,造成雷击闪络概率偏高;2、配电网单相接地电流大造雷击建弧率偏高,特
          别是对于同杆架设的多回线路,会受持续燃烧的接地电弧将使空气发生热游离和光游离的影响破坏空气的绝缘引起多回线路同时跳闸。
          2、配电网绝缘导线雷击断线的原因分析
          架空绝缘导线是介于裸导线与电缆线路之间的配电型导线,与裸导线相比,它能有效地降低“线树矛盾”引起的停电事故;与电缆相比,它可避免道路开挖,投资少,且架空绝缘导线的绝缘水平较架空裸导线高,在雷电过电压情况下能减小发生闪络的机率;谏鲜鲇诺,在配网中开始大量应用架空绝缘导线,但是,随着架空绝缘导线在配电线路中越来越广泛的应用,由于雷电过电压造成的绝缘导线断线的事故也越来越多。2010 年7 月河南漯河市某10kV 配网遭受雷击导致绝缘导线多处发生断线事故。图2 为河南漯河市10kV 配网中发生的绝缘导线断线图。
          图2 河南某地10kv 线路绝缘导线雷击断线
          图 3 10kv 线路架空绝缘导线断线处断口形貌
          雷电过电压闪络时,瞬时的雷电流很大,但时间很短,仅在架空绝缘导线上形成击穿孔,不会烧断导线。当发生雷电过电压闪络,特别是在两相或三相(不一定在同一电杆上)之间发生闪络过后,沿着雷电击穿而形成的短路通道在电网工频电压作用下流过工频续流,电弧能量将剧增,此时,由于架空绝缘导线绝缘层阻碍电弧在其表面滑移,高温弧根被固定在绝缘层的击穿点灼烧,产生局部过热,烧熔,最后导致断线。而对于裸导线,电弧在电磁力的作用下,高温弧根沿导线表面不断滑移,不会集中在某一点烧灼,因此不会严重烧伤导线。这样,裸导线通常在工频续流烧断导线或损坏绝缘子之前就会引起断路器动作,切断电弧。这也是裸导线的断线故障率明显低于架空绝缘电缆的原因。工频短路电流产生的弧根温度为 1000~5000℃,铝的熔点为660 ℃,铝具有高温强度低,塑性差,在脆性温区易产生裂纹的物理特性。由感应雷过电压引起的绝缘子闪络极易在电弧通道位置形成绝缘皮针孔,并同时在导体表面形成裂纹痕。持续的工频短路电流产生高温的弧根在穿孔处因绝缘皮的阻隔持续一点不停的灼烤熔点为660 ℃的铝导线,使其脆化,扩大热裂纹的深度,从而降低导线拉断强度;「露群芨,相间短路开关跳闸时间t(一般为1S)很短,弧根所产生的热量(Q=I2RT)不足以熔化铝导线,雷击绝缘导线出现整齐断裂现象说明了这一点;弧根既是热源,也是力源,高、低压电极形成的电弧通道所产生的电磁推力方向总是由小截面(高阻抗)处指向大截面(低阻抗)处,电磁推力大小随工频50HZ 的正负半波而交变,与工频短路电流的平方成正比;根据作用力与反作用力相等的原理,与电弧电磁推力反向的垂直分量-F1(即冲击载荷)在1S 内交变100 次,反复作用在电弧固定处的导线截面上。另外,截面处受到因自重而产生的轴向张力T1、T2(对于240mm2 导线,当安全系数取3 时,张力约8 kN),大小相等,方向相反。当材料处单向拉伸应力下,呈现塑性,当材料处于3 向拉伸应力下,则易呈现脆性,尤其处于交变应力,工频电磁推力属于交变应力。这样,以上4 种原因促成了绝缘导线整齐断裂(见图4)。100~400 m 100~400 m 100~400 mT1  T2 F2 T F1  F 电弧通道 弧根 感应雷电流T1 T2 i1 i2 F1 F2 F 电弧通道  弧根  电源侧
          图 4 架空绝缘导线断线分析示意图
          金属脆性断裂的特征是,断裂时没有明显的塑性变形,两个断口能够吻合得很好,并且断口颜色光亮,呈结晶状;金属韧性断裂的特征是,断裂时有明显的塑性变形,吸收的能量大,断口形貌是灰暗色,纤维状。根据多次绝缘导线雷击断线情况,由多股绞合而成的导线断口特征介于脆性断裂和韧性断裂之间,说明断裂是综合原因促成的。单纯的固定弧根高温熔断或烧断,断裂面应呈不规则状,不会出现整齐断裂现象。图3 为架空绝缘导线断线处断口形貌。在发生架空绝缘导线断线后,在导线张力作用下绝缘层因来不及熔化、炭化,铝绞线因为张力原因缩进绝缘层内,电源侧绝缘导线断头后不一定接地,因此线路不发生相间短路或者单相接地信号,此类情况很可能会引起人身触电伤亡事故。
          3、配电线路雷电侵入波对变电设备的影响
          发电厂、变电所的雷害事故主要是变电所雷击造成的主变压器、开关、刀闸和穿墙损坏,还有变电所低压二次系统的雷害事故,据调查90%以上的发电厂、变电所雷害事故都是由线路侵入的雷电侵入波造成的,且大部分是由配电线路的雷电侵入波造成的。特别是为了降低线路的雷击跳闸率,大都采取了提高线路绝缘水平的措施,还有出于防污闪的需要加大了线路外绝缘的爬距,但这样一来就出现了线路绝缘与变电站设备的绝缘配合上的予盾,提高配电线路的绝缘水平可以降低雷击闪络率,但线路绝缘提高后,线路上的雷电过电压不能泄放势必会造成侵入到发电厂、变电所的雷电过电压过高,如变电所的防雷措施存在漏洞势必会导致雷电打坏发电厂、变电所设备事故。对供电线路要求即要保证供电的可靠性,又要限制由配电线路侵入的雷电过电压,若配电线路绝缘水平较低,绝缘子雷击闪络概率会明显提高,供电可靠性低,如果线路绝缘水平高,又会使沿线路侵入的雷电过电压得无法释放,从而便沿线路侵入的雷电过电压过高打坏变电所主设备或配电变压器等设备。表1 列出了10-500kv 变压器的绝缘水平,开关类虽然绝缘水平比变压器略高,但也高的不多,表2 列出了我们从河南和广西现场取样做的10—35kv 配电线路绝缘子的50%雷电冲击放电电压。表1 电压等级为3~500kV 的变压器绕组的绝缘水平
          额定雷电冲击耐受电压(峰值) kV 电压等 级 kV 设备的最高 电压m U (有效值) kV 额定短时工频耐受电压(有效值) kV 全波截波 额定操作冲击耐受 电压(相到中性点, 峰值) kV 10 11.5 35 75 85 -5 40.5 85 200 220 -110 126.5 200 480 530 -220 252.0 360 395 850 950 935 1050-500 550.0630 680 1425
          1550 1550  1675  1050  1175  表2 配电型绝绝子50%雷电冲击放电电压 绝缘子型号 电压等级 片数 50%雷电冲击放电电压kv 备注
          P10 10kv 1 132.74kV 试品来自河南
          P15 10kv 1 157.79kV 试品来自河南
          P20 10kv 1 192.36kV 试品来自河南
          X-70 10kv 2 218.32 试品来自广西
          PS15/500 10kv 1 157.22kV 试品来自广西
          PS210 10kv 1 255.73 kV 试品来自广西
          X4.5 10kv 1 220.34kV 试品来自湖南
          LXY1-70 玻
          璃绝缘子
          35kv 3 293.8kV 试品来自湖南
          LXY1-70 玻
          璃绝缘子
          35kv 4 381.6kV 试品来自广东
          从表 1 与表2 的对比可以看出配电线路的绝缘水平远高于变电设备的绝缘水平,这是造成线路和变电所设备在防雷;さ拇嬖谖侍獾贾劣上呗非秩氲睦椎绻缪勾蚧当涞缟璞傅
          主要原因。图5 就是广西某变电所被从35kv 线路侵入的雷电击损坏的35KV 变电站主变压器;图6 是福建某变电所被从35kv 线路侵入的雷电击损坏的变电站主变压器。
          图5 广西某变电所被从35kv 线路侵入的雷电击损坏的35KV 变电站主变压器
          图 6 福建某变电所被从35kv 线路侵入的雷电击损坏的35KV 变电站主变压器
          4、配电网配电设备雷害原因分析
          配电网配电设备雷害事故主要有配电变压器雷击损坏、配电开关雷击损坏、配电电缆头雷击损坏和高压计量箱雷击损坏等,从雷害事故的原因分析主要有配电设备的质量问题,防雷措施配合不当,接地不良和接地引下线存在问题,但从目前对配电网配电设备雷害事故分析来看,由于配电线路遭到雷击后,由于线路的绝缘子的绝缘水平高,而配电设备的绝缘水平低,配电设备的防雷存在漏洞,不能对配电设备实行精细;に。
          四、配电网差异化防雷措施
          1、适当提高配电线路主干线的绝缘水平降低雷击闪络概率
          提高配电线路的绝缘水平能有效的提高配电线路的耐雷水平,降低配电线路的雷击跳闸害事故。从表2可知,P15绝缘子的50% U 放电电压比P10绝缘子的50% U 放电电压高18.8%;P20绝缘子的50% U 放电电压比P15绝缘子的50% U 放电电压高21.9%;X—45绝缘子的50% U 放电电压比P20绝缘子的50% U 放电电压高14.5%。从上述结果中可以看出,如果将一条配电线路中P10绝缘子更换成P20绝缘子,线路绝缘水平将增加44.8%,线路冲击闪络电压将增加到
          192.36kV,采用冲击闪络电压较高的绝缘子或增加绝缘子片数可以明显地提高线路的耐雷水平。另外及时清除配电网中的劣值、低值绝缘子,定期对配电线路进行维护检修,清除配电网的绝缘弱点更是降低配电线路雷闪络概率,降低雷击跳闸率的有效措施。
          2、设置进线段;し乐瓜呗非秩氩ǘ员涞缢奈:
          配电线路绝缘水平提高后雷击闪络概率和雷击跳闸率大为下降,目前大多数线路为了降低雷击闪络概率,通常都采用了提高配电线路绝缘水平的的做法,如现在10kv线路大多采用P20绝缘子或SC210支柱式绝缘子。但这样一来配电线路的绝缘和变电所电器设备在绝缘配合上就出现了予盾,即线路的耐雷水平远高于变电设备的耐雷水平,如变电所近区线路遭受雷击,雷电过电压得不到有效的衰减和泄放,侵入到变电所的雷电波的陡度和幅值就会超过避雷器的额定承受能力,即使避雷器动作,当侵入波入侵变电所时,作用在变压器上所承受冲击电压的最大值也会超过变压器的雷电冲击耐受值而把变压器打坏,或造成避雷器损坏。为了解决这一问题,我们采用配电型可调过电压;ぜ湎,对配电线路进变电所的前10级杆塔设置特殊进线段;,对6—10级杆塔,可调式;ぜ湎兜谋;び胂呗肪底拥睦椎绯寤鞫髦迪嗯浜,让间隙的雷击动作值低于线路绝缘子的雷电冲击动作值5%左右,;ぞ底釉诶谆魇辈槐淮蚧,从第5级起,逐步降低可调式;ぜ湎兜睦椎绯寤鞫髦,到变电所的终端杆,;ぜ湎兜睦椎绯寤鞫髦涤氡涞缢魃璞傅睦姿较嗯浜,;け涞缢魃璞甘艿接上呗非秩氲睦椎绮ǖ奈:,这样还能为变电所在何运行方式下提供;。图7就是某110kv变电所10kv配电线路用PKJ-10可调过电压;ぜ湎渡柚玫奶厥饨叨伪;。
          图7 用PKJ-10可调过电压;ぜ湎渡柚玫10kv进线段;
          3、采用合适的中性点接地方式降低雷击建弧率
          雷电的波长大多都在 100μs 以内,如果不是特别强大的雷电流把绝缘子的外绝缘破坏,雷电闪络一般不会引起配电线路跳闸,因为配电线路;さ亩魇奔湟话阄0.2—0.5s。感应过电压的幅值一般都不大,不会造成绝缘子的永久性破坏,感应过电压是否引起雷击事故,要看在雷击闪络后是否建立起稳定的工频短路电弧,即建弧率。因为绝缘子在雷击闪络后,在电网工频电压的作用下,沿闪络通道流过工频续流,是否能建立起稳定的工频短路电流则取决于沿闪络通道流过的工频接地续流的大小,如果工频接地续流小于熄弧零临界值(经试验统计10kv 配电网的熄弧零临界值为11.4A),电流在过零时电弧能可靠熄灭,不再重燃;如果工频接地续流大于熄弧零临界值,电弧不能可靠熄灭,或在熄灭后重燃,形成弧光接地过电压,或发展为相间短路。由此可见配电网的雷击建弧率取决于配电网单相接地电流的大小,而单相接地电流可以通过优化配电网中性点接地方式解决。在配电线路中选用中性点经消弧线圈接地的中性点运行方式,能自动补偿配电网单相接地电流促使接地电弧熄灭,自动补偿消弧装置能实时在线对配电网电容电流进行测量,自动补偿电流,能使补偿后的残流控制在一定范围之内,使之小于熄弧零临界值,便于接地电弧的熄灭,有效的降低了电弧故障建弧率,使配电线路的供电可靠性大幅度的提高。因为自动跟踪补偿消弧装置在配电线路中实施在线运行,这就要求自动跟踪补偿消弧装置本身具有比较高的安全可靠性,能根据配电网的运行情况进行自动调整,最多出力应保证在电网发生单相接地故障时。由于配电网的运行方式需要经常根据现场情况发生变化,比如说一些线路需要从一个分段切换到另一个分段进行运行,有时候需要把某些线路从某座变电站转移到另一座变电站运行,这就要求自动跟踪补偿消弧装置的补偿电流有较宽的可调范围,以满足:I I δ d ≤式中 Id—配电网经消弧线圈补偿后的残流,A;δ I --熄弧临界值,10kv 配电网为11.4A。这要求在选用自动跟踪补偿消弧装置之前要对变电站分段运行方式及运行方式进行很好的分析和计算,特别是要确定自动消弧装置安装点的电网电容电流最大值和最小值进行了解,使之都在自动跟踪补偿消弧装置的可调补偿范围之内,若没有处理好上述问题,使自动
          跟踪补偿消弧装置的起调点高于或者低于配电线路的电容电流,满足不了运行时合理控制残流的需要而使消弧线圈不能投运,因此,在选择自动跟踪消弧装置时,应选择补偿电流可调范围大,调整平滑或者调整阶梯小的消弧装置。目前,接地故障的处理方法,基本可以将消弧线圈分为两种形式,一种是随调式消弧装
          置,它是靠电网中性点位移电压来启动消弧装置,一般是在电网出现单相接地故障时启动消弧装置,来对配电网电容电流进行测量并调整补偿电流,使其达到预定的补偿状态,而这个过程需要零点几秒到几秒,在这个时间段内,如雷击后工频续流有可能发展成为相间短路或者产生弧光接地过电压而造成事故,一般直流偏磁式和变压器式消弧装置都是属于这种型式,对防雷来讲主要表现在消弧装置的响应速度跟不上;另一种是预调式,即在消弧装置投运后,或在配电网运行方式变化后立即完成对电网电容电流的测量和补偿电流输出调整,然后在预定的状态下,一旦单相接地故障发生,补偿电流立即输出,响应时间为“零”,因为雷击线路闪络时,雷电流的持续时间很短,仅有数十微秒,造成雷击破坏的一般多为工频续流,即配电网的电容电流,而预调式由于响应速度快,对接地故障处理及时,因此具有很好的防雷功能。选择安装消弧线圈,利用消弧线圈发出的感性电流与线路中的容性电流抵消,有效降低线路中的建弧率,使之不能建立起有效的工频电弧,能有效的降低雷电过电压对配电线路造成的事故。但是必须对线路中的电容电流进行准确的测量测量之后,才能确定消弧线圈的型号、安装和;づ渲。保证弧线圈投运后能有效熄弧。广东某供电局向某厂供电频发的雷害事故,在2000 年安装了ZXB 系列自动跟踪补偿消弧装置之后,不但防止了雷害事故,还有效地防止了弧光接地过电压和铁磁谐振过电压,多年来电网一直运行稳定,没发生一次电网故障。
          4、用PKJ-10 可调过电压;ぜ湎侗;ぞ底
          为了防止线路绝缘子在雷击时受到损伤,就要;ぞ底,最好的办法是在雷电过电压发生时,雷电流和其随后的工频续流不流过绝缘子表面,因为如果雷电流或工频续流流过绝缘子表面时,或多或少都会使绝缘子受到损伤,且由于是固体和气体交界面的绝缘结构,受绝缘子表面污秽的影响和电场畸变的影响不利于电弧的熄灭,即雷电建弧率高,严重时会使绝缘子完全破坏。在绝缘子串两端并联一镀铜可调球型间隙,使间隙的冲击放电电压略低于绝缘子串的雷击放电电压,在雷击线路时闪络时,通过并联间隙引弧角把电弧引到该间隙处,从而;ぞ底哟馐艿缁∽粕。另外,由于在雷电击穿时,间隙击穿是属于纯空气击穿,一方面电弧通过引弧角并受风力和电动力的共同作用电弧被拉长,有利于电弧熄灭,使雷击建弧率下降;另一方面,如果线路跳闸后,纯空气间隙的去游离强,间隙绝缘会迅速恢复,有利于重合闸的重合成功,因而,并联间隙防雷技术一方面可有效;ぞ底硬皇芩鸹,延长了绝缘子的使用寿命,另一方面可较大的提高线路重合闸成功率,是一种简单可靠的实用输电线路防雷技术。并联间隙及其球型电极合称并联过电压;ぷ爸,根据绝缘子种类不同,分为瓷和玻璃绝缘子用并联间隙;ぷ爸煤透春暇底佑貌⒘湎侗;ぷ爸。在绝缘子串两端并联一对镀铜球型电极,构成;ぜ湎,通常;ぜ湎兜拇笮∮υ谑匝槭,先对线路所采用的绝缘子串及其型式做u50℅冲击放电电压试验,得出线路绝缘子串的u50℅冲击放电电压,然后通过调整球型可调电极间隙的大小,使间隙的u50℅冲击放电电压低于绝缘子串的5--7℅左、右。架空线路遭受雷击时,绝缘子串两端出现较高的雷电过电压时,因;ぜ湎兜睦椎绯寤鞣诺绲缪沟陀诰底哟姆诺绲缪,故;ぜ湎妒紫确诺,将冲击电弧和持续的工频电弧,通过并联间隙所形成的放电通道,并固定在球型电极上燃烧,从而;ぞ底用庥诘缁∽粕。图8 是10kv 配电线路用PKJ-10 可调过电压;ぜ湎侗;ぞ底?衫酶怂淖匀唤拥兀ㄓ刖底油刺,不必刻意设置人工接地。
          图8 用PKJ-10可调过电压;ぜ湎侗;10kv线路绝缘子
          5、;ず铣删底
          硅橡胶合成绝缘子由于其电位分布不均容易发生雷击闪络,在闪络时,强大的雷电流和工频续流会引起铝制金具烧熔、喷铝,在硅橡胶合成绝缘子表面喷上一层铝膜,使绝缘子受到永久性的破坏。在合成绝缘子并联;ぜ湎逗,正常运行时装置具有均匀工频电场的作用,线路遭受雷击时,绝缘子串两端出现较高的雷电过电压时,因;ぜ湎兜睦椎绯寤鞣诺绲缪沟陀诰底哟姆诺绲缪,故;ぜ湎妒紫确诺,将冲击电弧和持续的工频电弧,通过并联间隙所形成的放电通道,从而;ち撕铣删底用庥诘缁∽粕账鸹。
          6、用PKJ-10 可调过电压;ぜ湎斗乐咕档枷呃谆鞫舷
          绝缘导线雷击断线的原因主要是雷击时在绝缘子附近把绝缘层击穿一个孔,沿着这个孔对地流过雷电流和工频续流,这时由于电弧弧根被固定,不能的裸导线样在电动力和风力作用下移动,而在击穿点固定燃烧,弧根的温度高达几千度,且在绝缘层的作用下散热慢,高温会把导线烧熔,再加上该处又是剪切疲劳处,这就是绝缘导线雷击断线事故的发生原田。为了防止绝缘导线雷击断线,我们在绝缘导线线路的绝缘子傍并联过电压;ぜ湎,且调整间隙的动作电压使之低于绝缘导线加绝缘子雷电冲击放电电压的10%,这样就可有效防止绝缘导线雷击断线事故的发生,因为这时雷电冲击电弧和工频电弧是发生在间隙的电极间,绝缘导线不会被击穿,不会产生着弧点,更不会由于电弧的弧根固定而被烧断,因而能有效地防止绝缘导线的雷击断线。
          (1)、装置应用目的
          防止绝缘导线雷击断线,把电弧转移到;ぜ湎。
          (2)、装置安装数量及方法
          对于位于旷野易遭雷击的绝缘导线线路一般每级杆塔装一组,这时应了解配电线路所用的绝缘子型号(或取样),以便在实验室做出该型绝缘子的50%雷电冲击放电电压,然后决定间隙的配合雷电冲击放电电压,小于绝缘子的5-7%。对于位于旷野配电线路杆塔可利用杆塔的自然接地(与绝缘子同状态),不必刻意设置人工接地。安装时应在导线相应位置剥开绝缘导线绝缘外皮进行安装。
          五、配电设备精细防雷;
          经过对大量的配电设备雷害事故进行分析发现:这些雷害事故的原因是配电网配电设备的防雷措施还很粗糙,不够精细,还有如很多漏洞,如配电设备都用避雷器作为防雷主要措施,但避雷器的通流容量,起始动作电压,残压等都是固定参并不数能与被;ど璞傅木邓、安装地点雷电活动强弱等做到精细配合,特别是现在配电线路采用高一级的绝缘水平后,线路上的雷电过电压幅值较高,会导至避雷器的通流容量满足不了要求而发生爆炸,如图9 所示,就是广西某10kv 被雷打坏的;づ涞绫溲蛊鞯谋芾灼;接地是防雷的重要环节,但在接地电阻控制,接地引下线,以及接地方式上存在许多问题。因而必须根据被;ど璞傅木邓、安装地地的特殊要求实行精细防雷;ご胧。
          图9、广西某10kv 被雷打坏的;づ涞绫溲蛊鞯谋芾灼
          1、配电变压器的精细;
          (1)、在配电变压器高、低压侧装设氧化锌避雷器;
          配电变压器普遍采用在高压侧装设氧化锌避雷器;,避雷器应尽可能靠近变压器装设,其接地线应与变压器的金属外壳以及低压侧中性点(变压器中性点绝缘时则为中性点的
          击穿保险器的接地端)连在一起共同接地(俗称“三点共一地”),如图10 所示。之所以要三点连在一起共同接地,是考虑到在雷电波侵袭时,避雷器动作,若避雷器独立地,则雷电流通过接地电阻的压降可能比避雷器上的残压还大,变压器将承受这两者叠加的过电压作用,危害性大大增加。现将避雷器接地线连至变压器外壳上,则变压器绝缘只承受残压的作用,只是外壳电位大大增加,其值等于通过避雷器雷电流在接地装置上的压降,可能会反击低压绕组。为此,需将低压侧中性点与外壳连接,免除逆闪络。这种共同接地的缺点是避雷器动作时引起的地电位升高,可能危害低压用户的安全,应加强低压用户的防雷措施,在用户侧对零线加重复接地或装低压避雷器;。低压侧安装避雷器主要有两种形式,第一种安装在低压总熔断器前端,主要用于;け溲蛊;第二种安装在各线路出现前端,主要用于;こ鱿叩缒鼙碛氲缌ι璞。低压避雷器的接地线必须接在变压器零线出线的首端。这是因为目前配电变压器都装有低压电流型漏电;て,因为电流型;て鞑辉市砥浜蟮牧阆咧馗唇拥,也就是低压避雷器不适宜安装在;て骱竺,如果;て魍S,避雷器没有接地,起不到避雷;ぷ饔靡虼,作为出线;さ牡脱贡芾灼饔Ω梅直鹱吧柙诟鞲霰;て鞯那岸。ABCabcNR
          图10 配电变压器防雷;そ酉
          (2)、控制配电变压器的接地接地方式及接地电阻
          在多雷区或雷害事故频繁的场所,采用“三点共一地”法对配电变压器进行防雷;,往往起不到很好的防雷效果。宜采用“四点共一地”的防雷;ご胧,即变压器高压侧避雷器的接地线、变压器低压侧避雷器的接地线、变压器低压侧中性线和变压器金属外壳,这四点连接在一起,然后再共同接地,见图5-3。接地电阻值满足100KVA 以上容量配电变压器地电阻在4 Ω 以下,100KVA 以下容量的配电变压器接地电阻在10 Ω 以下。
          (3)、规范配电变压器的接地引下线
          为了保证避雷器;さ目煽啃,必须保证有良好的接地,便于雷电流顺利入地,除了保证接地电阻满足要求外,还要规范配电变压器避雷器的接地引下线,防止在运行中锈蚀断裂或被雷电流烧断,接地引下线宜用热镀锌或镀铜扁钢或圆钢,其最小截面扁钢不得小可75mm2;圆钢直径不小于8mm。变压器避雷器的接地引下线不要用绝缘外皮的导线,以免内部折断而不被发现,不要使用铝绞线或钢芯铝络线,因为铝绞线或钢芯铝络线容易折断。对配电变压器避雷器的接地引下线要定期测量与接地极的联接是否可靠。
          (4)、使用可调;ぜ湎队氡芾姿牧媳;そ饩鲇胂呗肪蹬浜系挠瓒
          为了解决多雷区配电变压器与线路绝缘配合的予盾,我们在配电变压器的前3级(变压器位于线路终端),或左、右各两级(变压器T接于线路时)用配电型可调过电压;ぜ湎
          进行;,通过;ぜ湎断拗葡呗飞瞎叩睦椎绻缪,对配电变压器的左、右2或3级杆塔安装间隙与避雷器联合;,间隙的动作电压一般调整到90kv左、右,限制沿线路侵入的过高的雷电过电压,防止了因雷电流过大打坏避雷器。为了动作及;さ缪沟目煽啃员匦胱鼋拥,接地电阻要求小于10Ω,结合避雷器对配电变压器实现可靠;。
          图 11 配电变压器联合;ぜ湎栋沧
          2、柱上开关的精细防雷;
          为了配电网运行灵活性和;さ男枰,配电线路安装有大量的分支开关,这些开关一般是柱上开关,有SF6 开失和真空开关,这对保证电网运行方式的灵活性,提高供电的可靠性起了很大的作用。但是仅在开关的一侧装设了避雷器,当开关一般处于断开状态,当断路器一侧线路遭受雷击,雷电波沿线路传播,到开关或刀闸开断处,将发生雷电波的全反射,形成2 倍的过电压,该电压会危及开关或刀闸的绝缘,会使开关内部或外部绝缘发生击穿或闪络,可能造成开关损坏。因此,开关两侧都必须安装避雷器,两侧避雷器的接地应与开关的外壳接在一起后再引下接地,接地电阻应小于10Ω。为了解决多雷区柱上开关与线路绝缘配合的予盾,我们在柱上开关左、右各两级用配电型可调过电压;ぜ湎督斜;,通过;ぜ湎断拗葡呗飞瞎叩睦椎绻缪,对柱上开关的左、右2 或3 级杆塔安装间隙与避雷器联合;,间隙的动作电压一般调整到90kv 左、右,限制沿线路侵入的过高的雷电过电压,防止了因雷电流过大打坏避雷器。如在城区为防止跨步电压伤人,应设置环形接地装置,改善雷电流入地时的冲击电位分布,地面最好铺沥清或铺设砾石进行路面处理。
          3、电缆分支箱、环网柜和电缆头的精细防雷;
          (1)、电缆分支箱是配电线路中,电缆与电缆,电缆与其它电器设备连接的中间部件,其连接组合方式简单方便,灵活,具有全绝缘、全封闭、防腐蚀、免维护、安全可靠等性能,广泛用于商业中心、工业园区、城市住宅小区及大量的城市电网改造工程。电缆分支箱内电缆中间接头由于电场畸变的原因是电缆的薄弱环节,容易在雷电过电压下损坏,应安装避雷器进行;。
          (2)、架空电缆混合线路的电缆头防雷保,现在配电网大多采用架空电缆混合线路,纯架空配电线路也会采用电缆作进、出线段,还有为了解决穿越公路、桥梁等往往也用电缆
          穿越,这样就有一些架空线路与电缆的联接头。而电缆头则由于电场畸变的原因是电缆的薄弱点最容易在雷电过电压下击穿,特别是雷击架空线雷电浸沿架空线路侵入到电缆头时会把电缆头击穿,对电缆头的;ひ仓饕怯帽芾灼,但为了防止沿线路侵入的雷电波过强,可在电缆头的前一级杆塔安装可调过电压;ぜ湎督斜;,间隙的动作电压般比避雷器的动作电压高5-10%左、右,主要用于限制更高的雷电过电压的危害。
          (3)、环网柜是一组高压开关设备装在钢板金属柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备,其核心部分采用负荷开关和熔断器,具有结构简单、体积小、价格低、可提
          高供电参数和性能以及供电安全等优点。它被广泛使用于城市住宅小区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中;吠袷视糜诠こ、车间、小区住宅。高层建筑等场所的配电系统、环网供电或双电源辐射供电系统,起接受、分配和;ぷ饔,也适用于箱式变电站中。为提高供电可靠性,使用户可以从两个方向获得电源,通常将供电网连接成环形。这种供电方式简称为环网供电。在工矿企业、住宅小区、港口和高层建筑等交流10KV 配电系统中,因负载容量不大,其高压回路通常采用负荷开关或真空接触器控制,并配有高压熔断器;。该系统通常采用环形网供电,所使用高压开关柜一般习惯上称为环网柜目前环形柜产品种类很多。它的防雷问题也成一个突出的问题,需采取措施抑感应雷过电压,通常的措施是采用避雷器,其;さ阄恢玫难≡裼辛街肿龇,一是在整个环网回路中的每个单元均安装避雷器,该方法由于环网回路中安装的避雷器数量较多,降低了系统运行的可靠性且增加成本。方法二则有选择地在环网单元安装避雷器;。上述两种避雷器安装措施应根据电网的实际情况进行选择,但是如果在环网回路中有一段架空线路的话,则应在架空线路的两端的环网单元安装避雷器进行;。在避雷器选择方面,具备防爆脱离功能和免维护的无间隙金属氧化锌避雷器更是首选。通常在10kV 配电设备中选用HYSW一17/50 型避雷器,该型号的避雷器具有防水、耐污、防爆和密封性能好等特点,且体积小,重量轻,易安装,目前已得到广泛采用。
          4、高压计量箱精细防雷;
          高压计量箱是对专供用户进行高压计量的装置,有油浸式也有干式,内有电流、电压互感器和电能表计。影响高压计量箱的雷电过电压主要是从高压线路侵入的雷电波的造成的。高压计量箱的防雷应该在高压计量箱的前面装相避雷器进行;,避雷器的接地线应与高压计量箱的外壳接在一起后再引下接地,接地电阻应控制在10Ω以下,这样是防止引线压降和接地电阻圧降过高而使高压计量箱损坏。为防止沿线路侵入的雷电波过强打坏避雷器,可在前级杆塔安装可调式过电压;ぜ湎督辛媳;,间隙的动作电压一般比避雷器的动作电压高5-10%左、右。
          六、PKJ-10/35 配电型可调过电压;ぷ爸
          1、装置简介
          配电线路的绝缘水平通常比较低,不但直击雷能造成危害,感应雷产生的过电压也能产生雷害事故,再则,配电线路能采取的防雷措施非常有限,一般不能采用架设避雷线、耦合地线等方法,只是安装避雷器进行;。但避雷器但是只适用于配电线路的进出线侧和配电设备的;,不能在配电网上大量安装,如果整个配电线路均安装避雷器则由于数量多,因此必然导致成本高、投资大,运行维护困难,且避雷器本身在损坏时又会形成新的故障点,影响配电网的可靠运行,所以配电网的防雷问题一直是影响配电网安全运行的主要问题。输电线路由于要穿越山区、江河、丘岭等地区遭受雷击的概率也非常大,线路上所用的瓷绝缘子经长期运行后会出现“零值”和“劣值”绝缘子,使其绝缘水平降低,再加上山区大多数地区杆塔接地电阻偏高,因而“反击” 率较高。一旦出现“反击”,强大的雷电流和工频电流会把绝缘子打炸,甚至造成断线事故(如图1 所示)。现在为了防污闪合成绝缘子应用量比较大,但合成绝缘子有一个致命缺点就是耐雷水平低,容易在雷电冲击下发生闪络。硅橡胶合成绝缘子由于其电位分布不均更容易发生雷击闪络,在闪络时,强大的雷电流和工频续流会引起铝制金具烧熔、喷铝,在硅橡胶合成绝缘子表面喷上一层铝膜,使绝缘子受到永久性的破坏。(如图2 所示)。
          为了防止线路绝缘子在雷击时受到损伤,就要;ぞ底,最好的办法是在雷电过电压发生时,雷电流和其随后的工频续流不流过绝缘子表面,因为如果雷电流或工频续流流过绝缘子表面时,或多或少都会使绝缘子受到损伤,且由于是固体和气体交界面的绝缘结构,受绝缘子表面污秽的影响和电场畸变的影响不利于电弧的熄灭,即雷电建弧率高,时会使绝缘子完全破坏。在绝缘子串两端并联一镀铜可调球型间隙,使间隙的冲击放电电压略低于
          绝缘子串的雷击放电电压,在雷击线路时闪络时,通过并联间隙引弧角把电弧引到该间隙处,从而;ぞ底哟馐艿缁∽粕。另外,由于在雷电击穿时,间隙击穿是属于纯空气击穿,一方面电弧通过引弧角并受风力和电动力的共同作用电弧被拉长,有利于电弧熄灭,使雷击建弧率下降;另一方面,如果线路跳闸后,纯空气间隙的去游离强,间隙绝缘会迅速恢复,有利于重合闸的重合成功,因而,并联间隙防雷技术一方面可有效;ぞ底硬皇芩鸹,延长了绝缘子的使用寿命,另一方面可较大的提高线路重合闸成功率,是一种简单可靠的实用输电线路防雷技术。并联间隙及其球型电极合称并联过电压;ぷ爸,根据绝缘子种类不同,分为瓷和玻璃绝缘子用并联间隙;ぷ爸煤透春暇底佑貌⒘湎侗;ぷ爸。在绝缘子串两端并联一对镀铜球型电极,构成;ぜ湎,通常;ぜ湎兜拇笮∮υ谑匝槭,先对线路所采用的绝缘子串及其型式做u50℅冲击放电电压试验,得出线路绝缘子串的u50℅冲击放电电压,然后通过调整球型可调电极间隙的大小,使间隙的u50℅冲击放电电压低于绝缘子串的5℅左、右。架空线路遭受雷击时,绝缘子串两端出现较高的雷电过电压时,因;ぜ湎兜睦椎绯寤鞣诺绲缪沟陀诰底哟姆诺绲缪,故;ぜ湎妒紫确诺,将冲击电弧和持续的工频电弧,通过并联间隙所形成的放电通道,并固定在球型电极上燃烧,从而;ぞ底用庥诘缁∽粕。当闪络发生在绝缘子串表面时,如绝缘子串发生污闪、湿闪、冰闪等,接续产生的工频电弧在电动力和热应力作用下,沿着并联间隙电极向远离绝缘子串的方向运动,直至到达球型电极,同样;ぞ底用庥诘缁∽粕。
          2、装置构成
          装置由上下固定金具、导线球形电极、接地球形电极和可调固定支架构成,上固定金具固定于导线上并支承接线球形电极,接线球形电极通过固定线夹与导线连接,下接地球形电极通过可调固定支架支承于线路横担上并保持接地,上、下间隙之间的间隙大小可通过下间隙的调整螺丝进行调整,使其间隙的放电电压永远保持略低于绝缘子的雷电击穿电压,使绝缘子和线路得到有效;。由间击穿后属于空气击穿,易受电弧电动力和风的作用可促使电弧熄灭,有利于线路单相接地电弧的熄灭,促使电网单相接地故障的消弧。
          图 6-3 已运行的35kv 过电压;ぜ湎
          3、技术参数
          (一)、采用标准
          (1)GB191 包装储运图示标志。
          (2)GB311.1 高压输变电设备的绝缘配合。
          (3)GB775.3 绝缘子试验方法。
          (4)GB/T2900.19 电工名词术语高电压试验技术和绝缘配合。
          (5)GB/T16927.1 高电压试验技术。
          (二)、装置性能满足
          (1)、球型间隙通过100KA 雷电流不烧熔。
          (2)、装置使用寿命20 年
          (3)、在寿命期内装置无明显锈蚀现象。
          (三一)、适用场所
          (1)、海拔高度≤2000m。
          (2)、履冰厚度≤30mm。
          (3)、抗震能力 7 度以下地区
          (4)、安装位置:户内或户外。
          (5)、环境温度 -25
          0
          C∽+45
          0
          C。
          (6)、日照强度 0.1w/cm2
          (7)、最大风速 35m/s。
          4、装置特点
          (1)、装置采用球型电极主要是因为球型电极之间的电场为稍不均匀电场,相对于目前一些厂家采用的棒间隙放电分散性小,雷电冲击放电电压较稳定。
          (2)、球型间隙在电弧燃烧时电弧均匀分布在球型电极表面,着弧面大,因而不会相棒间隙那样把电极表面烧熔,形成毛刺而使放电而使间隙的放电电压下降。间隙可通过100KA的雷电流不会被烧熔,这点远优于棒间隙。
          (3)、间隙采用可调方式主要是考虑线路绝缘子的冲击放电电压随着绝缘子的运行受电场和外部环境的影响,特别是污秽的影响其冲击放电电压会随着时间的推移而下降,;
          间隙的放电电压若不随之调整会发生间隙;なУ那榭,因而该;ぜ湎恫捎每傻鞯姆绞。
          (4)、装置采用国际上先进的镀铜工艺进行镀铜处理,用优质钢镀铜的方式主要是防止腐蚀,特别是沿海等重腐蚀地区,若不采取防腐措施,间隙一旦发生腐蚀由于铁绣等腐蚀
          产物的影响就会影响间隙冲击放电电压值,而热镀锌的方式的有效期只能达到5 年,而采用该镀铜的方式在镀层达到规定值后其防腐有效期可达20 年。同时采用镀铜的防腐方式还有便于间隙的调整和美观的考虑。
          (5)、装置结构简洁便于巡视检查,基本不需维护。而某些型号的过电压;ぜ湎断虏看幸恢谎趸勘芾灼,这实际上影响了间隙的动作电压,增大了冲击放电电压的分散
          性,不利于放电间隙的硧定。由于避雷器需要定期试验或进行轮换,使用寿命短、不但增加了投资成本,还由于有氧化锌避雷器的存在还增加了运行维护成本,同时避雷器如在运行中损坏,在电网中还增加了一个故障点,影响电网的运行可靠性。
          (6)、装置;ぜ湎渡舷路诺缜蛳栋沧熬嗑底咏显,且在倒弧角作用下,起弧时电弧受电动力的作用会向远离绝缘子的方向运动,间隙放电时,电弧不会波及绝缘子,更不会
          产生沿络把绝缘子烧伤,因而装置对绝缘子具有很好的;ぷ饔。
          5、装置装置功能及应用
          (1)、应用到雷击多发线路防止雷电打坏线路绝缘子,降低电线路雷害事故为了防止雷击输电线路造成线路绝缘子损坏,将FLJ ;ぜ湎恫⒘骄底恿蕉,并调
          整间隙的雷电全波冲击动作值使之低于被;ぞ底拥睦椎绯寤魃谅绲缪沟5%左右,这样线路遭到雷击时间隙动作,通过间隙把雷电流泄入大地,从而避免了绝缘子的沿面闪络,;ち司硬槐焕椎绱蚧。由于间隙击穿是纯空气间隙击穿,纯空气间隙,受到空气的去游离、电动力和风力的作用,纯空气间隙的熄弧能力要比绝缘子的沿面熄弧能力强,因而采用球型间隙;び欣诮拥氐缁〉南,使电线路恢复正常有利于电弧的熄灭,与合理的中性点接地方式和其他防雷措施相配合可大幅度的提高供电可靠性。
          (2)、设置线路特殊进线段;,防止电线路雷电侵入波对变电设备的危害在多雷区,雷电打坏变电所主设备的事故时有发生,影响巨大,因雷击造成电变压器损坏的事故更是频繁发生。我们进行了大量的调查、试验、和分析研究,认为这是:线路的绝缘和变电所电器设备在绝缘配合上存在问题,因为目前大多数线路为了降低雷击闪络概率,通常都采用了提高配电线路绝缘水平的的做法,如现在10kv 线路大多采用P20 绝缘子或SC210 支柱式绝缘子,我们对现场所常用的这两种绝缘子在试验室进了雷电冲击试验后
          发现:P-20 绝缘子的50% U 雷电冲击放电电压为182.58kV ;SC210 支柱式绝缘子50% U 雷电冲击放电电压为255.73 kV,而变压器的10kv 雷电全波冲击耐压75kv,如变电所近区线路遭受雷击,雷电过电压得不到有效的衰减和泄放,侵入到变电所的雷电波的陡度和幅值就会超过避雷器的额定承受能力,即使避雷器动作,当侵入波入侵变电所时,作用在变压器上所承受冲击电压的最大值也会超过变压器的雷电冲击耐受值而把变压器打坏,或造成避雷器损坏。为了解决这一问题,我们采用配电型可调过电压;ぜ湎,对配电线路进变电所的前10级杆塔设置特殊进线段;,对6—10 级杆塔,可调式;ぜ湎兜谋;び胂呗肪底拥睦椎绯寤鞫髦迪嗯浜,让间隙的雷击动作值低于线路绝缘子的雷电冲击动作值5%左右,;ぞ底釉诶谆魇辈槐淮蚧,从第5 级起,逐步降低可调式;ぜ湎兜睦椎绯寤鞫髦,到变电所的终端杆,;ぜ湎兜睦椎绯寤鞫髦涤氡涞缢魃璞傅睦姿较嗯浜,;け涞缢魃璞甘艿接上呗非秩氲睦椎绮ǖ奈:,这样还能为变电所在何运行方式下提供;。
          (3)、与避雷器结合设置配电变压器联合防雷;ぴ诙嗬浊,雷电打坏配电变压器损坏的事故频繁发生,我们通过对大量的雷害事故进行调查和研究发现,这其中的原因除了配电变压器的防雷措施不完善以外,线路的绝缘水平和电器设备的绝缘水平不配合是导至配电变压器雷击损坏的主要原因。据调查许多变电所主设备雷害事故是由于雷击配电路,雷电波由线路侵入配电变压器雷击损坏的直接原因。如广西钦州郊区供电局每年都打坏过变电所的主变压器,每年因雷击损坏10kv 配电变压器
          80 多台,造成了较大的损失。河南、广东、福建等多雷区由配电线路遭受雷击,雷电他设
          备的事故曾多次发生过,雷击打坏配电变压器的事故更是频繁发生。为此,我们进行了大
          量的调查、试验、和分析研究,认为这是:配电线路的绝缘和配电变压器在绝缘配合上存
          在问题,如现在10kv 线路大多采用P20 绝缘子或SC210 支柱式绝缘子, P-20 绝缘子的50% U
          雷电冲击放电电压为182.58kV ;SC210 支柱式绝缘子50% U 雷电冲击放电电压为255.73 kV,
          而变压器的10kv 雷电全波冲击耐压为75kv,如线路遭受雷击,雷电过电压得不到有效的衰
          减和泄放,侵入到配电变压器的雷电波的陡度和幅值就会超过避雷器的额定承受能力,即
          使避雷器动作,当侵入波入侵变电所时,作用在变压器上所承受冲击电压的最大值也会超
          过变压器的雷电冲击耐受值而把变压器打坏,或造成避雷器损坏。为了解决多雷区配电变
          压器经常发生的雷害事故,我们在配电变压器的前3 级(变压器位于线路终端),或左、右
          各两级(变压器T 接于线路时)用配电型可调过电压;ぜ湎督斜;,通过;ぜ湎断
          制线路上过高的雷电过电压,结合避雷器对配电变压器实现可靠;。
          (4)、防止绝缘导线断线
          绝缘导线雷击断线的原因主要是雷击时在绝缘子附近把绝缘层击穿一个孔,沿着这个
          孔对地流过雷电流和工频续流,这时由于电弧弧根被固定,不能的裸导线样在电动力和风
          力作用下移动,而在击穿点固定燃烧,弧根的温度高达几千度,且在绝缘层的作用下散热
          慢,高温会把导线烧熔,再加上该处又是剪切疲劳处,这就是绝缘导线雷击断线事故的发
          生原田。为了防止绝缘导线雷击断线,我们在绝缘导线线路的绝缘子傍并联过电压;ぜ
          隙,且调整间隙的动作电压使之低于绝缘导线加绝缘子雷电冲击放电电压的10%,这样就
          可有效防止绝缘导线雷击断线事故的发生,因为这时雷电冲击电弧和工频电弧是发生在间
          隙的电极间,绝缘导线不会被击穿,不会产生着弧点,更不会由于电弧的弧根固定而被烧
          断,因而能有效地防止绝缘导线的雷击断线。
          (5)、可提高线路重合闸重合成功率
          配电线路如发生雷击,发生如雷击造成了两相球间隙击穿,相间短路,线路跳闸,间隙
          之间的电弧熄灭,由于空气的去游离强,间隙之间的绝缘强度快速恢复,有利于线路重合
          闸的重合成功,而如果是绝缘子相间闪络,则有有能在雷电流或工频续流把绝缘子表面损
          伤,或打炸,使重合失败,因而采用PKj—10/35 间隙;び欣谔岣吲涞缤谆髦睾险⒌
          成功率。
          (6)、;ず铣删底
          硅橡胶合成绝缘子由于其电位分布不均容易发生雷击闪络,在闪络时,强大的雷电流和
          工频续流会引起铝制金具烧熔、喷铝,在硅橡胶合成绝缘子表面喷上一层铝膜,使绝缘子受
          到永久性的破坏。在合成绝缘子并联FLJ ;ぜ湎逗,正常运行时装置具有均匀工频电场
          的作用,线路遭受雷击时,绝缘子串两端出现较高的雷电过电压时,因;ぜ湎兜睦椎绯寤
          放电电压低于绝缘子串的放电电压,故;ぜ湎妒紫确诺,将冲击电弧和持续的工频电弧,
          通过并联间隙所形成的放电通道,从而;ち撕铣删底用庥诘缁∽粕账鸹。
          6、装置的型号及应用场所
          1、PKJ—10P 型、适用于10kv 针式绝缘子,架空裸导线和绝缘导线。
          2、PKJ—10X 型、适用于10kv 悬式绝缘子,架空裸导线和绝缘导线。
          3、PKJ—10N 型、适用于10kv 耐张绝缘子,架空裸导线和绝缘导线。
          4、PKJ—10C 型、适用于10kv 瓷横担,架空裸导线和绝缘导线。
          5、PKJ—35X 型、适用于35kv 悬式绝缘子,架空裸导线和绝缘导线。
          6、PKJ—35N 型、适用于35kv 耐张绝缘子,架空裸导线和绝缘导线。
          7、PKJ—35C 型、适用于35kv 瓷横担,架空裸导线和绝缘导线。
          8、FLJ—110X 型、适用于110kv 悬式绝缘子串,;110kv 架空线路直线塔。
          9、FLJ—110N 型、适用于110kv 耐张绝缘子串,;110kv 架空线路耐张塔。
          10、FLJ—220X 型、适用于220kv 悬式绝缘子串,;220kv 架空线路直线塔。
          11、FLJ—220N 型、适用于220kv 悬式绝缘子串,;220kv 架空线路耐张塔。
          7、装置的应用注意事项
          1、首先确定装置的应用场所,特别是线路绝缘子的型号,取三组绝缘子到公司
          实验室做雷电全波冲击试验,确定该绝缘子的50% U 雷电冲击放电电压。
          2、如是绝缘导线则应取一段绝缘导线与绝缘子组合后做雷电全波冲击试验,确
          定该绝缘子与绝缘导线组合后的50% U 雷电冲击放电电压。
          3、并上过电压;ぷ爸煤笤僮隼椎缛ǔ寤魇匝,调整间隙的50% U 雷电冲击
          放电电压,使之达到使用要求。即通过试验确定间隙的大小,及安装要求。
          4、装置在线路上安装时,需对杆塔设置接地,接地电阻要小于30Ω,如杆塔
          的自然接地满足要求也可不另设人工接地装置,但装置的接地要与杆塔的内筋相连。
          装置研制成功后,在电网中进行了成功的应用,与其他防雷措施配合使用有效
          地解决了配电网雷害事故频繁和雷击绝缘导线断线的难题。该过电压;ぷ爸糜
          2009 年成功获待了国家专利授权,专利授权号为:ZL200920307367.2
          8、同类技术对比
          配电线路的可调间隙防雷装置,它并联在配电线路的绝缘子两端,间隙的雷电放电电
          压调整到略小于绝缘子的冲击闪络电压,在雷电过电压作用下,间隙动作,把雷电过电压泄
          入大地,从而;ぞ底硬皇芩鹕。对绝缘导线,则可防止电弧发生在绝缘导线和地之间而
          烧断绝缘导线的事故。成套产品由上下固定金具、导线球形电极、接地球形电极和可调固定
          支架构成,间隙之间的间隙大小可通过下间隙的调整螺丝进行调整,使其间隙的放电电压永
          远保持略低于绝缘子的雷电击穿电压,使绝缘子和线路得到有效;。①雷电过电压作用时
          间隙动作把雷电过电压通过间隙泄入大地,从而;ち讼呗肪底雍推渌涞缟璞。因而装
          置可以有效地;づ涞缦呗肪底雍偷缙璞覆槐焕椎缁魃撕突骰,可以用来;づ涞缟
          备,可以装在变电所的出线侧用来限制从线路来的雷电侵入波对变电所设备的危害。②因为
          雷电冲击电弧和工频电弧是发生在间隙的电极间,绝缘导线不会被击穿,不会产生着弧点,
          更不会由于电弧的弧根固定而被烧断,因而能有效地防止绝缘导线的雷击断线。③如配电网
          因雷击造成单相接地,因间隙的动作电压低于线路绝缘子的击穿电压,则单相接地电弧会发
          生在球型电极之间,是纯空气间隙,受到空气的去游离、电动力和风力的作用,纯空气间隙
          的熄弧能力要比绝缘子的沿面熄弧能力强,因而采用球型间隙;び欣诘ハ嘟拥氐缁〉南
          灭,使配电线路恢复正常。④如雷击造成了两相球间隙击穿,相间短路,线路跳闸,间隙之
          间的电弧熄灭,由于空气的去游离强,间隙之间的绝缘强度快速恢复,有利于线路重合闸的
          重合成功。如果是绝缘子相间闪络,则有有能在雷电流或工频续流把绝缘子表面损伤,或打
          炸,使重合失败,因而采用过电压间隙;び欣谔岣吲涞缤谆髦睾险⒌某晒β。⑤装置
          结构简洁便于巡视检查,基本不需维护。
          (1)输电线路在绝缘子串两端并联金属棒间隙
          输配电线路并联间隙技术是利用在绝缘子串两端并联一对金属棒电极构成间隙,使雷击
          线路时闪络发生在该间隙处,从而;ぞ底哟馐艿缁∽粕盏囊恢质涞缦呗贩览准际。根
          据绝缘子种类不同,并联间隙装置分为瓷和玻璃绝缘子用并联间隙装置和复合绝缘子用并联
          间隙装置。在绝缘子串两端并联一对金属棒电极,构成;ぜ湎。通常;ぜ湎兜某ざ刃∮
          绝缘子串的串长。正常运行时,该装置具有均匀工频电场的作用。当架空线路遭受雷击时,
          绝缘子串上产生很高的雷电过电压。但因;ぜ湎兜睦椎绯寤鞣诺绲缪沟陀诰底哟姆诺
          电压,故;ぜ湎妒紫确诺。接续的工频电弧在电动力和热应力作用下,通过并联间隙所形
          成的放电通道,被引导至电极端头,并固定在电极端头上燃烧,最终借助电动力沿电极端头
          吹开及消散,从而;ぞ底用庥诘缁∽粕。这种;ぜ湎妒鞘粲诠潭ò艏湎,间隙的大
          小是不可调的,只是靠;ぜ湎兜某ざ刃∮诰底哟拇だ词迪直;さ,因而这种;し
          式是相当粗糙的和不可靠的。因为绝缘子串的雷电冲击放电电压与绝缘子串的串长的关系是
          不确定的,而主要与绝缘子的型号、盘径、外爬距、制造厂家和运行工况相关。如简单以绝
          缘子串的串长确定间隙的大小,很容易会造成;なО,或者使绝缘子的冲击放电电压降
          低太多而降低线路的耐雷水平。因而这种;な粲诖址判捅;。
          研制的可调球间隙过电压;ぷ爸,其雷电冲击放电电压值是根据对所;さ木底
          串的雷电冲击试验及对间隙的配合试验得出来的。在运行一定周期后还可根据绝缘子的运
          行工况进行调整,使绝缘子串一直得到装置的可靠;び植换嵋虮;ぷ爸玫某寤鞯缪瓜陆
          过多而使线路的耐雷水平下降过多,属于精细;。另外,普通的并联间隙技术是在绝缘
          子串两端并联一对普通金属棒电极构成间隙,在运行时会生锈,在通过大电流时会烧熔而影
          响其放电动作值。而可调球间隙过电压;ぷ爸貌捎玫氖嵌仆蚣湎,防腐效果好,一方面
          延长了装置的使用寿命,另一方面也防止了因间隙生锈而改变间隙放电电压。由于球型间隙
          属于稍不均匀电场,其雷电冲击击穿电压分散性小,此特点保证了间隙动作的可靠性,球间
          隙相对于棒间隙的通流能力要大得多,避免了间隙在通过雷电和工频大电流时使间隙绕熔而
          改变放电电压。
          (2)带外串联间隙型线路避雷器
          将避雷器与空气外间隙串联后再与绝缘子串并联安装,即是目前线路上常用的线路避雷
          器的一种型式。当雷电绕击线路或雷击杆塔在绝缘子串两端产生过电压超过避雷器动作电压
          时,外间隙击穿,避雷器动作。阀片的非线性伏安特性限制了避雷器残压低于线路绝缘子串
          的闪络电压。雷电流经过避雷器泄放后,流过避雷器的工频续流仅为毫安级。工频电弧在第
          一次过零时熄灭,线路两端断路器不会跳闸,系统恢复到正常状态。但这种技术也有很大的
          局限性,主要有①避雷器的;し段в邢,一般一组避雷器只能防护一级杆塔。如果要;
          整条线路需要安装较多的线路避雷器,这会带来投资过大,运行维护量大,还会因为线路避
          雷器出现故障使线路故障点增多;②串联空气间隙大小的确定一般是厂家给出的固定数据,
          很少考虑到线路绝缘子串的品质和工况,很可能造成;な;③氧化锌避雷器的外间隙属
          棒间隙,起始动作电压、熄弧电压分散性大。串联氧化锌阀片后,阀片对间隙的击穿和熄弧
          存在较多的不确定因素,该方法仍属于粗放式;。因为熄弧电压受外界影响因素较多,在
          电流过零时不一定会可靠熄灭,因而仍有可能使线路跳闸,降低供电的可靠性。从经济投入、
          运行安全和可靠性角度讲,反而要比输电线路绝缘子可调过电压;ぷ爸貌畹枚。
          表6-1 可调过电压;ぜ湎锻嗉际醵员
          防雷装置 优点 缺点
          可调式防雷
          ;ぜ湎
          1、;ざ髦悼筛荼槐;ざ韵
          整定,实行精细;;
          2、球间隙为稍不均匀电场,动作
          分散性;
          3、球间隙通流能力大,抗电弧能
          力强,动作值稳定;
          4、间隙熄弧能力强,重燃几率低;
          5、间隙绝缘恢复快,有利于重合
          闸重合;
          6、采用镀铜技术间隙不会因铁锈
          而影响雷电放电电压值;
          7、运行稳定可靠,不产生影响电
          网安全的问题;
          8、基本不需维护,运行费用低。
          1、生产成本较高,一次性投入
          成本较大。
          2、动作后有工频续流,但可以
          通过电网中性点接地解决。
          配电型氧化
          锌避雷器
          1、运行参数稳定,动作电压
          稳定无工频续流;
          2、动作分散性小,性能可靠;
          3、在电网运行多,时间长,
          运行经验多,技术比较成熟;
          4、运行、试验标准已实现常
          规化,标准化,易被人接受;
          5、生产成本相对较低。
          1、动作电压固定不宜与被保
          护设备相配合,不能对被;ど璞
          实行精细;;
          2、运行中氧化锌阀片长期带
          电易受电腐蚀,易受潮、损坏,自
          身产生故障后会影响电网安全;
          3、运行中需定期检查,试验
          运行费用较高;
          4、受避雷器自身通流能力所
          限,当雷电流超过时,易损坏,这
          时被;ど璞覆荒艿玫娇煽勘;。
          带外间隙的
          避雷器
          1、氧化锌阀片有间隙隔离不
          受电腐蚀;
          2、结构简单,成本低。
          1、动作电压固定,不宜与与
          被;ど璞赶嗯浜,不能对被;
          设备实行精细;;
          2、间隙加避雷器后动作电压
          分散性大;
          3、避雷器加外串联间隙后,
          有工频续流,且影响熄弧性能;
          4、外间隙采用棒间隙,易在
          电弧烧熔,而使动作电压变化。
          5、外间隙采用钢棒间隙易氧
          化、锈蚀引起动作电压改变,最后
          失去对被;ど璞傅挠行П;。
          6、电弧对避雷器端部放电,
          易把避雷器烧穿损坏。
          羊角间隙、穿刺线
          夹间隙或带並联
          间隙的绝缘子
          结构简单,成本低。
          1、动作电压固定,不宜与与被
          ;ど璞赶嗯浜,不能对被;ど
          备实行精细;;
          2、间隙采用棒间隙,动作分散
          性大,易被大电流电弧烧熔,而使
          动作电压变化。
          3、外间隙采用钢棒间隙易氧化、
          锈蚀引起动作电压改变,最后失去
          对被;ど璞傅挠行П;。
          4、电弧没有引离,容易发生沿
          络,对绝缘子表面放电,易把绝缘
          子表面损坏。


          长沙理工大学电气与信息工程学院
          技术负责人:李景禄
          13787104968 13873172209 073182618128
          Emal:lijinglucslx@163.com

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