论文部分内容阅读
摘要:并联间隙为“疏导”型思想的防雷保护方式,其核心思想是在雷击跳闸允许范围内,采用间隙装置与绝缘子(串)并联,雷击在间隙处闪络,疏导工频电弧,保护绝缘子免于电弧灼烧,提高重合闸成功率。本文就并联间隙的工作原理、技术条件、规格型号、应用范围、安装要求及运维管理等方面进行介绍。
关键词:并联间隙;技术条件;应用;
为降低输电线路雷击故障停运率,保护绝缘子不受雷击损坏,防止同塔多回线路多回同跳等事故发生,国网公司2014年决定在公司系统开展输电线路并联间隙推广应用工作。为了能更好地理解这项工作,笔者参考了大量资料,就并联间隙概念、工作原理、技术条件、适用范围及运维管理等问题,进行了整理汇总。
一、概述
并联间隙一般由高压侧及接地侧并联间隙电极和连接金具组成。通常并联间隙的距离小于绝缘子(串)的长度。具有提供雷击闪络路径、转移疏导工频电弧、改善工频电场三种功能。
并联间隙的防雷保护原理为在绝缘子串两端并联一对金属电极,构成保护间隙(又称招弧角间隙或引弧角间隙),通常保护间隙的长度小于绝缘子串的串长。图1给出了并联间隙防雷保护装置外形结构示意图。XC、XP是上下招弧角端部到绝缘子串中心线的距离。Z0为绝缘子串的长度,Z为并联间隙的最短距离,因为Z小于Z0,在架空线路遭受雷击时,并联间隙在最短距离处首先被击穿,即并联间隙的雷电冲击放电电压由Z决定。Z=Z0-(YC+YP)。YC、YP即是上下招弧角分别短接绝缘子串的高度。
正常运行时,间隙装置具有均匀工频电场的作用;架空线路遭受雷击时,绝缘子串上产生很高的雷电過电压,但因保护间隙的雷电冲击放电电压低于绝缘子串的放电电压,故保护间隙首先放电,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,固定在电极端头上燃烧,并最终借助电动力沿电极端头吹开及消散,从而保护绝缘子免于电弧灼烧。
应用并联间隙进行防雷就是有效转变防雷工作思路,由“堵塞型”向“疏堵结合型”转变,在保持雷击跳闸率平稳的前提下有效降低输电线路雷击故障停运率,保护绝缘子不受雷击损坏,全面提升输电线路防雷性能,提高电网运行的可靠性。
日本、德国、法国等国家从20世纪60年代已开始研究在架空送电线路上使用并联放电间隙,并积累了丰富的技术资料和运行经验,现在几乎所有的绝缘子串上都安装有形状各异的放电间隙。
随着我国电网规模的不断壮大,雷击架空送电线路的概率不断增加,进一步研究经济实用的、新型的线路防雷保护措施是很有必要的。2011年起,国网公司组织在国网冀北、北京、浙江、湖北、辽宁和福建电力公司开展并联间隙试点应用,经过近几年的试运行,并联间隙安装后,部分线路雷击跳闸率并未出现明显增加,同时,绝大部分线路安装并联间隙后未发生故障停运。
二、并联间隙的技术条件
并联间隙材料宜采用热镀锌钢等材料,且端部材料应能承受10次以上工频短路电弧烧蚀。
并联间隙结构的选择应保证其放电电压满足要求, 330kV及以上线路推荐并联间隙电极端部伸出800mm,空气间隙距离取基准绝缘子串长空气间隙的85%;具体结构及参数应根据输电线路实际运行情况综合考虑技术经济性来选取。焊接零件表面不得有裂纹、气孔、弧坑和溅物,并应与母材呈圆弧过渡。并联间隙应进行放电电压、雷电冲击伏秒特性、工频电弧燃烧、短路电流等试验,验证合格后方可使用。
三、并联间隙的适用范围和选用
《DL/T 1293-2013 交流架空输电线路绝缘子并联间隙使用导则》规定中雷区及以上地区或地闪密度较高的地区,可采用并联间隙的措施来保护绝缘子,以降低线路运维工作量。国家电网公司架空输电线路并联间隙应用指导意见要求,500(330)千伏及以上核心骨干网架、战略性输电通道和110(66)千伏及以上重要负荷供电线路不宜使用并联间隙。500kV线路应依据差异化防雷评估结果选择雷害风险较高的线路安装并联间隙,一般宜全线加装。220kV及以下线路应依据地闪密度和历年雷击跳闸情况选择线路安装并联间隙,当其全线大多处于C2及以上雷区时一般宜全线加装。对同塔多回线路需经过充分论证后确定并联间隙安装方式。若采用并联间隙差绝缘的方式防同跳时,并联间隙应选择雷害风险较高的一回进行安装。同一通道内多条平行架设线路应采取差异化防雷措施,综合重要等级、雷击风险等因素选择适宜的线路安装并联间隙。
四、并联间隙的安装要求
直线塔悬垂绝缘子串用并联间隙的电极端部宜顺线路方向两侧安装,边相也可在垂直于导线方向的外侧安装。耐张绝缘子串仅在绝缘子串向上的一侧安装并联间隙电极,同塔多回耐张塔仅在上相安装。并联间隙接地侧间隙电极应固定在高压绝缘子接地端,起到接地侧放电引弧的作用;其高压侧间隙电极应固定在高压绝缘子高压侧,起到高压侧放电引弧的作用。安装前需抽检检查,保证并联间隙电极及连接金具所用材料和协议要求的一致,并检查材料的规格、合格证及其他与材料质量有关文件。检查并联间隙的包装设计是否便于装卸、运输,运输应充分考虑运输途中可能受到的冲撞等因素。并联间隙安装完成后应进行现场检查,确保间隙布置方式及空气间隙距离满足设计要求,并进行现场拍照作为间隙运行资料存档管理。新建线路应选择合适的金具,确保并联间隙能够方便可靠安装;在运线路应分析杆塔自身特点和并联间隙设计方案,确定是否更换金具,保证所安装间隙符合设计要求。
五、运维及管理要求
并联间隙防雷在规划、设计、施工、验收及投运等整个周期形成的各种文档资料应妥善保管,确保每个阶段的原始资料完整齐全。对于加装并联间隙的杆塔,其接地电阻应满足差异化防雷改造指导原则要求。运行巡查时应观察绝缘子并联间隙电极是否有烧灼痕迹,并联间隙是否有异常。若绝缘子并联间隙电极有烧灼痕迹,则判断为并联间隙闪络,观察绝缘子是否有闪络痕迹,宜拍照记录。并联间隙运维应纳入输电线路日常运维工作。在线路停电检修时应检查间隙距离,若间隙距离增加超过5cm时应及时进行更换。每年应结合线路落雷密度对并联间隙应用情况进行评估,分析雷击跳闸率、重合成功率、间隙有效保护率等指标变化情况,逐条线路编制《并联间隙防雷运行情况表》。
六、结论
根据架空线路电压等级的不同及所选用的绝缘子类型的不同,并联间隙装置也有不同的功能和形式,对于悬垂串,在220kV及以下架空线路一般以引弧为主,兼有改善绝缘子串电压分布的作用,因此,多表现棒形电极的形式;而330kV及以上架空线路,主要为了改善绝缘子串电压分布和屏蔽电晕,并兼有引弧的功能,因此,多表现为均压屏蔽环的形式。对于复合绝缘子,由于电压分布更加不均匀,因此,在110kV及以上架空线路都采用均压屏蔽环。
参考文献
[1]35kV配电线路防雷措施研究[J]. 熊寅. 科技风. 2014(15)
[2]35kV架空送电线路防雷用并联间隙分析[J].史伟明.机电信息.2013(36)
[3]超高压输电线路雷击故障分析[J].杨杰,郑宇清,吕晓燕.电瓷避雷器.2013(06)
关键词:并联间隙;技术条件;应用;
为降低输电线路雷击故障停运率,保护绝缘子不受雷击损坏,防止同塔多回线路多回同跳等事故发生,国网公司2014年决定在公司系统开展输电线路并联间隙推广应用工作。为了能更好地理解这项工作,笔者参考了大量资料,就并联间隙概念、工作原理、技术条件、适用范围及运维管理等问题,进行了整理汇总。
一、概述
并联间隙一般由高压侧及接地侧并联间隙电极和连接金具组成。通常并联间隙的距离小于绝缘子(串)的长度。具有提供雷击闪络路径、转移疏导工频电弧、改善工频电场三种功能。
并联间隙的防雷保护原理为在绝缘子串两端并联一对金属电极,构成保护间隙(又称招弧角间隙或引弧角间隙),通常保护间隙的长度小于绝缘子串的串长。图1给出了并联间隙防雷保护装置外形结构示意图。XC、XP是上下招弧角端部到绝缘子串中心线的距离。Z0为绝缘子串的长度,Z为并联间隙的最短距离,因为Z小于Z0,在架空线路遭受雷击时,并联间隙在最短距离处首先被击穿,即并联间隙的雷电冲击放电电压由Z决定。Z=Z0-(YC+YP)。YC、YP即是上下招弧角分别短接绝缘子串的高度。
正常运行时,间隙装置具有均匀工频电场的作用;架空线路遭受雷击时,绝缘子串上产生很高的雷电過电压,但因保护间隙的雷电冲击放电电压低于绝缘子串的放电电压,故保护间隙首先放电,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,固定在电极端头上燃烧,并最终借助电动力沿电极端头吹开及消散,从而保护绝缘子免于电弧灼烧。
应用并联间隙进行防雷就是有效转变防雷工作思路,由“堵塞型”向“疏堵结合型”转变,在保持雷击跳闸率平稳的前提下有效降低输电线路雷击故障停运率,保护绝缘子不受雷击损坏,全面提升输电线路防雷性能,提高电网运行的可靠性。
日本、德国、法国等国家从20世纪60年代已开始研究在架空送电线路上使用并联放电间隙,并积累了丰富的技术资料和运行经验,现在几乎所有的绝缘子串上都安装有形状各异的放电间隙。
随着我国电网规模的不断壮大,雷击架空送电线路的概率不断增加,进一步研究经济实用的、新型的线路防雷保护措施是很有必要的。2011年起,国网公司组织在国网冀北、北京、浙江、湖北、辽宁和福建电力公司开展并联间隙试点应用,经过近几年的试运行,并联间隙安装后,部分线路雷击跳闸率并未出现明显增加,同时,绝大部分线路安装并联间隙后未发生故障停运。
二、并联间隙的技术条件
并联间隙材料宜采用热镀锌钢等材料,且端部材料应能承受10次以上工频短路电弧烧蚀。
并联间隙结构的选择应保证其放电电压满足要求, 330kV及以上线路推荐并联间隙电极端部伸出800mm,空气间隙距离取基准绝缘子串长空气间隙的85%;具体结构及参数应根据输电线路实际运行情况综合考虑技术经济性来选取。焊接零件表面不得有裂纹、气孔、弧坑和溅物,并应与母材呈圆弧过渡。并联间隙应进行放电电压、雷电冲击伏秒特性、工频电弧燃烧、短路电流等试验,验证合格后方可使用。
三、并联间隙的适用范围和选用
《DL/T 1293-2013 交流架空输电线路绝缘子并联间隙使用导则》规定中雷区及以上地区或地闪密度较高的地区,可采用并联间隙的措施来保护绝缘子,以降低线路运维工作量。国家电网公司架空输电线路并联间隙应用指导意见要求,500(330)千伏及以上核心骨干网架、战略性输电通道和110(66)千伏及以上重要负荷供电线路不宜使用并联间隙。500kV线路应依据差异化防雷评估结果选择雷害风险较高的线路安装并联间隙,一般宜全线加装。220kV及以下线路应依据地闪密度和历年雷击跳闸情况选择线路安装并联间隙,当其全线大多处于C2及以上雷区时一般宜全线加装。对同塔多回线路需经过充分论证后确定并联间隙安装方式。若采用并联间隙差绝缘的方式防同跳时,并联间隙应选择雷害风险较高的一回进行安装。同一通道内多条平行架设线路应采取差异化防雷措施,综合重要等级、雷击风险等因素选择适宜的线路安装并联间隙。
四、并联间隙的安装要求
直线塔悬垂绝缘子串用并联间隙的电极端部宜顺线路方向两侧安装,边相也可在垂直于导线方向的外侧安装。耐张绝缘子串仅在绝缘子串向上的一侧安装并联间隙电极,同塔多回耐张塔仅在上相安装。并联间隙接地侧间隙电极应固定在高压绝缘子接地端,起到接地侧放电引弧的作用;其高压侧间隙电极应固定在高压绝缘子高压侧,起到高压侧放电引弧的作用。安装前需抽检检查,保证并联间隙电极及连接金具所用材料和协议要求的一致,并检查材料的规格、合格证及其他与材料质量有关文件。检查并联间隙的包装设计是否便于装卸、运输,运输应充分考虑运输途中可能受到的冲撞等因素。并联间隙安装完成后应进行现场检查,确保间隙布置方式及空气间隙距离满足设计要求,并进行现场拍照作为间隙运行资料存档管理。新建线路应选择合适的金具,确保并联间隙能够方便可靠安装;在运线路应分析杆塔自身特点和并联间隙设计方案,确定是否更换金具,保证所安装间隙符合设计要求。
五、运维及管理要求
并联间隙防雷在规划、设计、施工、验收及投运等整个周期形成的各种文档资料应妥善保管,确保每个阶段的原始资料完整齐全。对于加装并联间隙的杆塔,其接地电阻应满足差异化防雷改造指导原则要求。运行巡查时应观察绝缘子并联间隙电极是否有烧灼痕迹,并联间隙是否有异常。若绝缘子并联间隙电极有烧灼痕迹,则判断为并联间隙闪络,观察绝缘子是否有闪络痕迹,宜拍照记录。并联间隙运维应纳入输电线路日常运维工作。在线路停电检修时应检查间隙距离,若间隙距离增加超过5cm时应及时进行更换。每年应结合线路落雷密度对并联间隙应用情况进行评估,分析雷击跳闸率、重合成功率、间隙有效保护率等指标变化情况,逐条线路编制《并联间隙防雷运行情况表》。
六、结论
根据架空线路电压等级的不同及所选用的绝缘子类型的不同,并联间隙装置也有不同的功能和形式,对于悬垂串,在220kV及以下架空线路一般以引弧为主,兼有改善绝缘子串电压分布的作用,因此,多表现棒形电极的形式;而330kV及以上架空线路,主要为了改善绝缘子串电压分布和屏蔽电晕,并兼有引弧的功能,因此,多表现为均压屏蔽环的形式。对于复合绝缘子,由于电压分布更加不均匀,因此,在110kV及以上架空线路都采用均压屏蔽环。
参考文献
[1]35kV配电线路防雷措施研究[J]. 熊寅. 科技风. 2014(15)
[2]35kV架空送电线路防雷用并联间隙分析[J].史伟明.机电信息.2013(36)
[3]超高压输电线路雷击故障分析[J].杨杰,郑宇清,吕晓燕.电瓷避雷器.2013(06)