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35kv架空线路用引弧并联间隙的研究 0 引弧串联间隙 广西属于多雷木盟，年平均雷暴日超过80天。线路中的雷声干扰应占总干扰总数的60%以上，这对电气系统的安全运行构成了威胁。对于35 k V及以下架空电力线路,线路雷击故障所占比例更高,绝缘子损坏、导线断线等事故时有发生,而目前提高线路绝缘水平、装设自动重合闸等防雷措施都不能有效防止由雷击引起的绝缘子损坏、导线断线等事故。 为防止由雷击引起的绝缘子损坏、导线断线等事故,日本、英国、德国等国家在20世纪60年代就对引弧并联间隙进行了大量的研究,发展到现在,几乎所有新建架空线路的绝缘子串都安装了引弧并联间隙,引弧并联间隙已作为架空线路防雷保护的基本措施之一被写入到相应的标准中。特别是日本,据JEC-207—1979所列,引弧并联间隙有32种型式,280余个规格,适用于66~154 k V的架空线路。并且由于引弧并联间隙具有成本低、可靠性高、多年免维护等优点,全部的500 k V交流超高压架空线路的绝缘子串都安装了引弧并联间隙,甚至1 000 k V交流特高压架空线路的绝缘子串也逐渐安装了引弧并联间隙。在中国,已有相关学者和科研机构对引弧并联间隙进行应用研究,但目前引弧并联间隙只在部分省区少量使用,需对引弧并联间隙开展更为深入的应用研究。 由于复合绝缘子具有机械强度高、重量轻、安装维护方便等优点,因而获得越来越广泛的应用。但是,在实际运行中,线路遭受雷击时,雷击闪络后的工频续流很容易烧坏复合绝缘子的硅橡胶伞裙。笔者对用于35k V架空线路复合绝缘子串的引弧并联间隙的保护原理进行分析,提出了适用于35 k V线路复合绝缘子串引弧并联间隙,通过分布电压测试、工频、冲击电压试验、伏秒特性试验等检验引弧并联间隙对绝缘子串的保护效果,并计算引弧并联间隙对线路雷击跳闸率的影响。 1 工频续流电弧串长度 引弧并联间隙防雷保护方式的原理:在绝缘子串两端并联一组金属电极,并联电极气隙距离小于绝缘子串长度,在线路遭受雷电过电压时,引弧并联间隙闪络而绝缘子串不闪络,在电动力和热动力的作用下,工频续流电弧向远离绝缘子串的方向发展,使绝缘子串和导线免受工频续流电弧灼烧。此时,由于故障是临时性的,空气属于自恢复型绝缘,自动重合闸动作后,空气恢复绝缘强度,线路恢复正常运行状态。 2 引弧串联间隙的设计 对引弧并联间隙尺寸的要求,主要有以下3点:(1)线路正常运行时,具有改善复合绝缘子电压分布的作用。(2)能可靠定位雷电放电路径,并具有尽可能高的雷电放电电压。(3)定位、疏导工频电弧,使工频电弧向远离绝缘子串的方向发展,使复合绝缘子和导线免受工频电弧的灼烧。 针对35 k V线路复合绝缘子串,设计了2种不同尺寸的引弧并联间隙,见图1。 图1(a)为Ⅰ型并联间隙;图1(b)的复合绝缘子串加装1片玻璃绝缘子记为Ⅱ型绝缘,引弧并联间隙记为Ⅱ型并联间隙,引弧并联间隙的几何尺寸见表1。 表1中,Z0为绝缘子串长度;Z为引弧并联间隙的气隙距离;Xc为上间隙燃弧点与绝缘子串中心线之间的距离;Xp为下间隙燃弧点与绝缘子串中心线之间的距离;Yc为上电极短接的绝缘距离;Yp为下间隙短接的绝缘距离。 3 干预弧连接间隙的试验和分析 为了验证引弧并联间隙防雷的可行性,须对其进行分布电压试验、冲击放电试验、伏秒特性试验和工频放电试验。 3.1 试验210号测点测试 试验用的复合绝缘子串(FXBW-435/100)共有9个伞裙,从导线侧第1个伞裙起,依次记为1~9号测点,对于Ⅱ型绝缘,玻璃绝缘子(LXY-70)记为1号测点,其余9个伞裙记为2~10号测点,测量结果见表2。 由表2的试验数据可知,加装引弧并联间隙后,复合绝缘子串两端测量点所占电压百分比减小,中间测量点所占电压百分比增大,由此可知,引弧并联间隙具有改善线路绝缘电压分布的作用。 进行冲击放电试验是为了检验引弧并联间隙是否具有定位冲击放电路径的作用。利用摄像机拍摄的冲击放电路径对比试验瞬间见图2。 从图2(a)和图2(b)的对比试验可以看出,安装引弧并联间隙前,冲击闪络电弧发生在绝缘子串沿面,安装引弧并联间隙后,冲击闪络电弧发生在引弧并联间隙之间,证明并联间隙具有定位冲击闪络电弧的作用,冲击放电试验结果见表3。 3.3 伏秒特性试验结果 进行伏秒特性试验是为了检验雷电波波头时间改变时,引弧并联间隙是否能起到保护作用,伏秒特性试验结果见表4。 从表4可以看出,冲击电压波头时间改变时,加装引弧并联间隙的绝缘冲击放电电压要低于原绝缘的冲击放电电压,引弧并联间隙仍起到定位冲击放电电弧、保护绝缘子串的作用。 3.4 复合绝缘子串试验 工频放电试验可以检验工频电弧能否定位于引弧并联间隙间燃烧,能否起到使电弧远离绝缘子串,避免绝缘子被电弧灼烧,试验结果见图3。 图3(a)为线路复合绝缘子串未安