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绝缘子|复合绝缘子left图
配电线路雷击防护新技术与性能综述

日期:2019-05-22

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  1 概述

  随着城市的高速发展,电能越来越成为工业生产和人们生活中必不可少的资源。这就对电网可靠性提出了极高的要求。在电网中给城市用户端输送电能的是配电网络,其电压等级一般为10kV及35kV,因为电压等级低所以其防雷水平不高,极易遭受雷电灾害造成配网供电终端,影响供电可靠性。在国内配网防雷措施中,使用***广泛和***有效的是在配电网中加装金属氧化锌避雷器。

  金属氧化锌避雷器的加装大大降低了配电线路中的雷击跳闸率,提高了供电可靠性。但是近些年在广东地区雷击事故排查中发现金属氧化锌避雷器故障率高。通过调查分析发现除金属氧化锌避雷器本身生产质量存在问题外,还大量存在金属氧化锌避雷器接地电阻过高;接地引线过长;无间隙金属氧化锌避雷器因两端持续承受工频电压导致的老化;应用较为广泛的环形电极带外串联间隙金属氧化物避雷器容易遭受鸟致的单相接地。并且雷击氧化锌避雷器时,压敏电阻一旦失效会直接导致配电线路单相接地。因此,基于上述金属氧化锌避雷器存在的问题,清华大学与俄罗斯某避雷器研制单位联合推出了新型避雷器i10(以下简称避雷器)。这种避雷器可以免接地,解决了金属氧化锌避雷器中因接地引起的配电线路事故,并且在山区接地电阻(130Ω)过高的地方,该避雷器能够有效的防范金属氧化锌避雷器所不能防止的反击事故。并且只需要几个螺母便可以完成安装,且不必在每基杆塔安装一组,在雷害***严重的地方只需每三基杆塔安装一组新型避雷器,大大减少了劳动量,降低了人工成本。

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  2 新型避雷器结构与工作原理

  2.1结构型式

  避雷器由避雷器主体、导线线夹及指示器组成。其中指示器为选配配件,指示避雷器的淬火过程。

  2.2.1避雷器主体

  避雷器的结构尺寸所示,在避雷器首端为一个低压电极,和线路侧的高压电极共同形成一段空气绝缘间隙;中间为一段多室系统与玻璃纤维组成的吹弧结构,该结构为避雷器主要组成部分。所示,多室系统(MCS)是由相当数目的钢珠型电极组成,钢珠电极安装在一个玻璃钢外包硅橡胶的支架上;末端为安装固定点,可以直接安装在带有金属横担的水泥杆或绝缘子根部。

  2.2.2导线线夹

  为了满足避雷器在绝缘导线和裸导线中架设的需要,分别设计了标准线夹和穿刺型线夹。穿刺线夹在标准线夹的基础上,在固定夹板内侧上下制作了两个楔形齿。因楔形构造本身的特性,使线夹刺穿导线绝缘层后能能与穿刺孔有很高的契合度,从而达到稳定固定的作用,并且还能够有效阻止水和污秽的进入保证了导线穿刺后的绝缘性能。

  2.2.3指示器

  指示器结构所示,由端部玻璃指示器和伸出电极组成。指示器为一次性指示结构。当避雷器动作后,由于指示器与避雷器本体放电产生电弧,高温电弧使玻璃指示器破裂,达到指示效果,方便电网运维人员巡查时对雷击点进行故障排查。

  2.2工作原理

  在图中可以看到,当线路中产生过电压的时候,避雷器本体首端与线夹(指示器)之间开始放电,而此时避雷器首端与末端形成电位差,这个电压加在多室系统钢珠电极两端。当钢珠电极之间达到放电电压时,钢珠电极之间产生小电弧,在电弧释放的过程中灭弧室所产生的高压气体将电弧吹至周围空气中,从而把电弧熄灭(***大灭弧时间为10ms),成功把一个大功率雷电过电压所产生的大电弧转化为大量的小电弧,并用高压气体吹灭,达到避雷灭弧的作用。

  避雷器中压敏电阻拥有很好的非线性特性,因此在工频电压下呈现很高的阻抗特性保证线路的对地绝缘,在雷电过电压下呈现低阻抗特性可以泄放雷电流,从而削减雷电流峰值到线路可承受范围,无法完全泄放雷电过电压,。新型避雷器在工频电压下用空气间隙及避雷器本体上的合成材料来保证导线对地绝缘,当雷电流入侵配电线路时,避雷器从绝缘状态转为工作状态,从非常高的阻抗降低至基本阻抗基本为零的短路状态,,快速将雷电流全部释放到外部系统,从而保护了配电线路的安全。并且将雷电流全部泄放到外部系统的配电线路也不必过于担心残压对系统安全的影响。

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  4 试验检验

  为了实现可靠保护,带间隙避雷器在雷电过电压下应先于与之并联的绝缘子(被保护绝缘子)放电动作,并且每次放电路径均应发生在串联间隙上。通过放电电压试验来初步选定串联间隙距离。

  根据大量冲击放电试验统计结果表明:自恢复绝缘的破坏性放电电压近似服从正态分布,根据正态分布的经验法则(又称68-95-99.7法则),约99.7%数值分布在距离平均值U50%()正负3个标准偏差(σ)范围内。

  5 安装方案及应用

  5.1安装方案

  为保护架空线路的感应过电压及造成的后果,避雷器应按照下列方式安装:每基电杆安装一支产品并换相交错,在这种配置方式下,雷击时交流续流与相间故障电流混合后外加接地电阻使其成为回路,通过避雷器释放能量。由于额外的接地线路电阻的影响使得持续电流受到了限制,这样更好的保证了避雷器的灭电弧效果。
 

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