110kV線路復(fù)合絕緣子防雷保護(hù)并聯(lián)間隙的應(yīng)用研究

張真銘

摘要：在我國(guó)輸電線路運(yùn)行的過程中，往往會(huì)由于雷電的因素而使其產(chǎn)生故障，并以此使我們城市的供電工作產(chǎn)生影響。近幾年來，如何使輸電線路能夠具有更好的防雷性能則成為了目前專家最為關(guān)注的問題，在本文中，將就110kV線路復(fù)合絕緣子防雷保護(hù)并聯(lián)間隙的應(yīng)用進(jìn)行一定的分析與研究。

關(guān)鍵詞：110kV線路 復(fù)合絕緣子防雷保護(hù) 并聯(lián)間隙

1 概述

隨著我國(guó)社會(huì)水平的提升，經(jīng)濟(jì)步伐的推進(jìn)，我國(guó)的電力事業(yè)也在這個(gè)過程中得到了較大程度的發(fā)展。在我國(guó)電力輸送的過程中，輸電線路的安全是非常重要的，只有保證輸電線路的安全才能夠保障我們輸電工作的持續(xù)、穩(wěn)定。而在輸電線路運(yùn)行的過程中，對(duì)其穩(wěn)定性造成最大威脅的就是雷電，所以，如何能夠使電力線路具有良好的防雷性則成為了我國(guó)目前最為關(guān)注的一個(gè)問題。其中，復(fù)合絕緣子防雷保護(hù)并聯(lián)間隙是目前應(yīng)用較為廣泛的一種形式。

2 我國(guó)復(fù)合絕緣子防雷保護(hù)并聯(lián)間隙應(yīng)用情況

目前，在我國(guó)所使用的復(fù)合絕緣子防雷保護(hù)裝置已經(jīng)得到了一定的良好效果，而這也使得這種方式成為了我國(guó)在保護(hù)電力輸電線路的一種重要方式。而為了能夠使其對(duì)于輸電線路具有更好的效果，就需要我們能夠在此基礎(chǔ)上以并聯(lián)間隙的方式對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)。同時(shí)，在對(duì)輸電線路裝設(shè)的過程中，我們也應(yīng)當(dāng)能夠?qū)ζ渲袣夂蛞蛩亍⒌乩砬闆r對(duì)于線路所造成的影響進(jìn)行充分的考慮，并在此基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有的資源進(jìn)行合理的利用。而就在目前，我國(guó)使用最多的100kV復(fù)合絕緣子其高低壓都不具備均壓環(huán)，而這就會(huì)在工作過程中產(chǎn)生工頻電弧，并使絕緣子段出現(xiàn)一定的燃燒情況，并最終使供電工作出現(xiàn)故障。而在我國(guó)的220kV線路中，其復(fù)合絕緣子就具備相應(yīng)的均壓環(huán)，但是卻因?yàn)樵诩庸ひ约霸O(shè)計(jì)方面所存在的問題，也會(huì)使得由于工頻電弧的弧根會(huì)停留在高壓側(cè)的均壓環(huán)上或者絕緣子根部而出現(xiàn)相應(yīng)的故障。

對(duì)于上述情況來說，其絕緣子自身都具有一定的可取之處，即其都能夠在雷電情況發(fā)生之后及時(shí)的尋找到雷擊位置，并在此過程中準(zhǔn)確的對(duì)工頻電弧的放點(diǎn)情況進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別。而其在絕緣子中安裝的并聯(lián)間隙卻能夠在線路遭受雷擊之后使線路更容易出現(xiàn)跳閘的情況。對(duì)于此種情況，就需要我們通過采用一種加長(zhǎng)型的絕緣子來抵消加上并聯(lián)間隙裝置的復(fù)合絕緣子雷擊的跳閘增加的效果，從而更好的保障線路的穩(wěn)定性。

3 復(fù)合絕緣子防雷保護(hù)并聯(lián)間隙的應(yīng)用

3.1 技術(shù)方面 在對(duì)這套裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要我們能夠滿足一定的要求：即其中的間隙裝置應(yīng)當(dāng)能夠在絕緣子之前進(jìn)行閃絡(luò)，并且其也應(yīng)當(dāng)能夠同電弧的燃燒位置進(jìn)行良好的結(jié)合，同時(shí)保障線路發(fā)生閃絡(luò)的位置應(yīng)當(dāng)固定并且不會(huì)對(duì)輸電線路造成影響。另外，對(duì)于此項(xiàng)裝置自身的工頻電場(chǎng)也能夠滿足一定的條件，從而在防止出現(xiàn)放電情況的同時(shí)具有良好的耐熱性。

3.2 裝置的設(shè)計(jì)

3.2.1 雷電的放電特點(diǎn)。在雷電電擊的過程中，其所運(yùn)行的路徑往往是最短的路徑，而基于此種特點(diǎn)，就需要我們?cè)趯?duì)輸電線路進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中都應(yīng)當(dāng)能夠?qū)Υ朔N特點(diǎn)進(jìn)行充分的考慮。而在此過程中，間隙裝置就能夠具有一個(gè)優(yōu)先放電的功能，其能夠通過定點(diǎn)定位的方式而避免絕緣子在雷擊過程中出現(xiàn)損壞。而這也需要我們能夠在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)在絕緣子的高低壓極上都能夠制定一個(gè)個(gè)定位點(diǎn)，從而以降低放電電壓的方式避免絕緣子出現(xiàn)損壞的情況。

3.2.2 工頻電弧的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。當(dāng)絕緣子自身具有間隙裝置時(shí)，其中的起弧點(diǎn)則能夠在絕緣子之上從這一端跳到另一端后再通過一定的移動(dòng)來到裝置的磁中性點(diǎn)位置處，并在來到此位置后使自身的速度得到降低，從而以這種方式使等離子流就會(huì)有足夠的時(shí)間和機(jī)會(huì)烘烤復(fù)合絕緣子。雖然我國(guó)目前具有運(yùn)壓環(huán)的復(fù)合絕緣子都能夠具有一定的引弧功能，但是卻不能夠通過此種功能來使間隙裝置得到并聯(lián)。而這就需要我們能夠?qū)⑵湓谄胀ń^緣子的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)，從而在加裝間隙裝置的基礎(chǔ)上對(duì)其性能進(jìn)行良好的改善，進(jìn)而使裝置的引弧功能得到增強(qiáng)。而無論起弧點(diǎn)在何處，電弧都會(huì)在電磁力的作用下快速向燃燒點(diǎn)移動(dòng)，而根據(jù)間隙裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，等離子流會(huì)沿環(huán)形電極的方向噴出，其燃燒過程也是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。最終燃燒點(diǎn)可布置的遠(yuǎn)離絕緣體而不影響電弧的轉(zhuǎn)移，從而形成一個(gè)非常理想的結(jié)構(gòu)。

4 間隙裝置的放電試驗(yàn)

在對(duì)此裝置的運(yùn)行特性具有一定的掌握之后，我們開始對(duì)此裝置進(jìn)行一定的試驗(yàn)，其目的就是來檢測(cè)此裝置對(duì)于輸電線路遭受雷擊的情況是否具有良好的效果。而在試驗(yàn)開始之前，我們也應(yīng)當(dāng)能夠保證其中的雷電路徑能夠被確定，并且在經(jīng)過一定優(yōu)化計(jì)算后得出此間隙的準(zhǔn)確距離，從而保障輸電線路的良好運(yùn)行。

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圖1 間隙裝置及在絕緣子上的安裝位置

4.1 試驗(yàn)方案

在本次試驗(yàn)中，我們對(duì)使用的鐵塔通過完全比例的形式對(duì)塔頭進(jìn)行模擬，并保證塔頭同地面之間具有20m的距離。其中，對(duì)于110kV導(dǎo)線我們使用了長(zhǎng)度5m、直徑26m的鍍鋅鋼管模擬單根導(dǎo)線；而對(duì)220kV導(dǎo)線來說，則使用了長(zhǎng)度5m、直徑29mm的雙分裂導(dǎo)線，其導(dǎo)線的夾角為45°。而在絕緣子方面，110kV復(fù)合絕緣子使用的兩種類型：加長(zhǎng)型以及標(biāo)準(zhǔn)型兩種，其中，加長(zhǎng)型導(dǎo)線的干弧距離為100mm，標(biāo)準(zhǔn)型干弧距離為1030mm；220kV則使用了1900mm以及2000mm兩種絕緣子。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過一定次數(shù)的試驗(yàn)后，我們可以得到：

首先，對(duì)高壓側(cè)起弧點(diǎn)位置產(chǎn)生影響的主要原因就是其中放電球同高壓電極兩者間的相對(duì)位置。如果電壓電極中的引弧棒端部低于環(huán)平面11mm時(shí)，其弧點(diǎn)就會(huì)落在引弧棒上。而當(dāng)放電球高于環(huán)平面時(shí)，其弧點(diǎn)則會(huì)存在于電球之上。

其次，當(dāng)絕緣子具有間隙裝置時(shí)，其所遭受的雷電沖擊電壓會(huì)遠(yuǎn)低于普通的絕緣子，其中，110kV的要低5%左右，而220kV的要低3%左右。而對(duì)于加長(zhǎng)型絕緣子具有間隙裝置時(shí)，其所承受的放電電壓則將高于標(biāo)準(zhǔn)的絕緣子水平。

最后，對(duì)于間隙裝置的高、低壓電極環(huán)平面的位置都有要求，需要其高度應(yīng)當(dāng)高于絕緣子金屬端部，這樣才能夠保證其不會(huì)在絕緣子金屬端頭上出現(xiàn)雷電閃絡(luò)的情況出現(xiàn)。

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圖2 安裝并聯(lián)間隙裝置前后雷電沖擊付秒特性

5 結(jié)束語

總的來說，在我國(guó)輸電線路運(yùn)行過程中，雷電是其中威脅較大的一項(xiàng)自然因素。而這就需要我們能夠在研究雷電規(guī)律的前提下以復(fù)合絕緣子防雷保護(hù)并聯(lián)間隙裝置的應(yīng)用來對(duì)其進(jìn)行更好的保護(hù)。

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