專利名稱：配電網(wǎng)可調(diào)式過電壓保護間隙精細防雷保護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及配電網(wǎng)防雷保護領(lǐng)域，主要有配電線路防雷、配電設(shè)備防雷和變電所防雷。
背景技術(shù)：
配電線路由可絕緣水平和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的原因，特別容易發(fā)生雷害事故，不但直擊雷能造成危害，感應(yīng)雷產(chǎn)生的過電壓也能產(chǎn)生雷害事故。國內(nèi)外雖對配電網(wǎng)防雷進行了大量研究，但配電線路能采取的防雷措施非常有限，采用架設(shè)避雷線、耦合地線效果不大，只是安裝避雷器進行保護，由于避雷器運行維護成本高，且避雷器本身在損壞時又會形成新的故障點，只適用于配電線路的進出線側(cè)和配電設(shè)備的保護，不能在配電網(wǎng)上大量安裝，所以配電網(wǎng)的防雷問題一直是影響配電網(wǎng)安全運行的主要問題。配電網(wǎng)的雷害事故主要反映在配電線路的雷擊跳閘和配電設(shè)備的雷擊損壞上，特別是多雷區(qū)配電線路的雷擊跳閘是電力部門在防雷上的一大難題，在強雷電活動時有些變電站的配電線路大面積雷擊跳閘，極大地影響供電可靠性。在配電網(wǎng)中配電設(shè)備的雷擊損壞也非常嚴重。絕大多數(shù)變配電所雷害事故都是由線路侵入的雷電過電壓造成的，因為配電線路的絕緣水平比變配電所電氣設(shè)備絕緣水平高，在絕緣配合上存在的予盾，配電線路遭雷擊概率大，雷電波也可能侵入到變電所會把變電設(shè)備打壞，近年來由線路侵入的雷電過電壓打壞變電主設(shè)備的雷害事故曾多次發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種配電網(wǎng)可調(diào)式過電壓保護間隙精細防雷護方法，主要有:配電線路絕緣子可調(diào)間隙精細防雷保護法，配電設(shè)備可調(diào)間隙精細防雷保護法和配電線路用可調(diào)式過電壓保護間隙設(shè)置進線段防雷保護法。采用可調(diào)式過電壓保護間隙對配電線路絕緣子進行精細防雷保護，用于轉(zhuǎn)移雷擊電弧放電通道，降低配電線路雷擊建弧率，進而降低雷擊跳閘率。雷電流雖然幅值大，但波長短(100 μ s左、右)，達不到配電線路的保護動作值，并不會使線路跳閘，線路雷擊跳閘的原因是在雷電把絕緣子對地擊穿后在電網(wǎng)工頻電壓的作用下，沿著雷電擊穿的通道流過的工頻續(xù)流，如是單相對地擊穿，這個電流就是電網(wǎng)電容電流，也稱工頻續(xù)流，單相接地對配電線路是不跳閘的，但是如果由單相接地電弧不能及時熄滅，產(chǎn)生間歇性的弧光接地過電壓，或由電弧把空氣離解，破壞相間絕緣最后發(fā)展為相間短路時線路才跳閘。絕緣子雷擊閃絡(luò)后能否建立穩(wěn)定的工頻短路的概率，稱為配電網(wǎng)的雷擊建弧率，它和兩個因素有關(guān)，一是單相工頻短路電流的大小，要看它是否大于電網(wǎng)的熄弧臨界值；二是電弧擊穿通道的絕緣恢復(fù)速度，因為在接地電流過零時，接地電弧會暫時熄滅，此后是否重燃要看弧道中絕緣強度的恢復(fù)速度和弧道中電壓的恢復(fù)速度，如果弧道中絕緣恢復(fù)速度很快，快于弧道中電壓的恢復(fù)速度，絕緣難以再次擊穿；如果弧道中絕緣恢復(fù)速度慢，慢于弧道中電壓的恢復(fù)速度，絕緣再次擊穿，要么轉(zhuǎn)化為間歇的電弧接地產(chǎn)生弧光接地過電壓，要么轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰梅€(wěn)定的接地短路電弧，最后由于電弧對空氣離解作用，破壞相間絕緣最后發(fā)展為相間短路造成線路跳閘。改變接地短路電弧通道提高弧道絕緣恢復(fù)速度，促使接地電弧快速熄滅要提高弧道絕緣恢復(fù)速度，首先要解決電弧通道的問題，弧道中的絕緣恢復(fù)速度與電弧通道介質(zhì)性質(zhì)和介質(zhì)的絕緣強度有關(guān)，固體電介質(zhì)的沿面閃絡(luò)時絕緣恢復(fù)速度由于受固體電介質(zhì)表面工況和污穢的影響要比純空氣電弧通道中的絕緣恢復(fù)速度慢得多。配電線路絕緣子雷擊閃絡(luò)還會造成絕緣子擊穿損壞或燒傷破壞表面絕緣性能使絕緣恢復(fù)速度下降。如為絕緣子的沿面閃絡(luò)，以下一些原因會影響弧道絕緣的恢復(fù)速度，(I)固體介質(zhì)與電極接觸面存在微小氣隙，或者介質(zhì)表面有裂紋，由于空氣的介電系數(shù)比固體介質(zhì)的低，這些氣隙中的場強將比平均場強大的多，從而引起微小氣隙的局部放電，放電產(chǎn)生的帶電質(zhì)點從氣隙中逸出，帶電指點達到介質(zhì)表面后，畸變原有的電場；(2)固體介質(zhì)表面都具有一定的粗糙度，使介質(zhì)表面的微觀電場有一定的不均勻，貼近介質(zhì)表面薄層氣體中的最大場強將比其他部分要大，使沿面閃絡(luò)電壓降低；(3)固體介質(zhì)表面電阻不均勻，使其電場分布不均勻，造成沿面閃絡(luò)電壓的降低；(4)固體介質(zhì)表面的常吸收水分，處在潮濕空氣中的介質(zhì)表面常吸收潮氣形成一層很薄的水膜，水膜中的離子在電場作用下分別向兩極移動，逐漸在兩電極附近積聚電荷，使介質(zhì)表面的電場不均勻，電極附近電場增強，因而降低了沿面閃絡(luò)電壓；(5)介質(zhì)表面不均勻積污或污穢存在局部不均勻干燥區(qū)引起電場畸變，使放電電壓降低。由于這些因素的存在使絕緣子沿面放電通道中絕緣恢復(fù)速度比純空氣間隙低得多，是造成再次擊穿引起間歇性電弧放電的主要原因。同時，絕緣子發(fā)生沿面放電后，由于固體介質(zhì)與電極之間的放電，強大的電弧燒灼會使絕緣子表面或電極與固體介質(zhì)結(jié)合部絕緣破壞，是產(chǎn)生“零值”或“劣值”絕緣子的主要原因。為了促使雷電擊穿通道電弧盡快熄滅，最好的辦法就是把絕緣子的沿面擊穿電弧轉(zhuǎn)變?yōu)榧兛諝鈸舸╇娀　榇?，我們發(fā)明了用配電型可調(diào)式過電壓保護間隙，保護絕緣子轉(zhuǎn)移接地短路電弧通道提高弧道絕緣恢復(fù)速度，促使接地電弧快速熄滅，降低雷擊建弧率，進而降低雷擊跳閘率。對配電設(shè)備采用可調(diào)式過電壓保護間隙結(jié)合配電避雷器進行精細防雷保護。配電網(wǎng)中配電設(shè)備防雷擊損壞事故的原因是配電設(shè)備的防雷措施存在漏洞，如配電設(shè)備用避雷器作為防雷主要措施，但避雷器的通流容量，起始動作電壓，殘壓等不能與被保護設(shè)備的絕緣水平做到精細配合，特別是現(xiàn)在配電線路大都采用提高線路絕緣水平來降低雷擊閃絡(luò)概率，導(dǎo)至線路與配電設(shè)備在絕緣配合上出現(xiàn)予盾，因線路絕緣水平提高后，雷電過電壓不能通過線路絕緣子閃絡(luò)泄放，過電壓到配電設(shè)備處，由于配電設(shè)備的耐雷水平相對較低，而把配電設(shè)備打壞。雖然配電設(shè)備有避雷器保護，但入侵入的雷電過電壓幅值過高，能量過大，會使避雷器滿足不了通流容量而發(fā)生爆炸，或避雷器動作后的殘壓過高而使配電設(shè)備雷擊損壞。為此，我們發(fā)明了配電設(shè)備可調(diào)間隙精細防雷保護方法，即采用用配電型可調(diào)過電壓保護間隙結(jié)合避雷器對配電設(shè)備進行精細保護。對配電線路用可調(diào)式過電壓保護間隙設(shè)置進線段防雷保護，防止由線路侵入的雷電侵入波對變電所變電設(shè)備的危害因為多數(shù)變配電所雷害事故都是由線路侵入的雷電過電壓造成的，主要是線路的絕緣水平一般都較高，而變配電所電氣設(shè)備絕緣水平較低，配電線路與變配電所在絕緣配合上存在的予盾。我們采用配電型可調(diào)過電壓保護間隙，對配電線路進變電所的在配電線路進入變電所的前η級桿塔用可調(diào)間隙設(shè)置進線段防雷保護，把沿線路侵入的高幅值雷電過電壓在進線段上的間隙泄放掉，并通過與變電所的避雷器相配合，保護變電所的防雷安全。


圖1為配電線路加裝可調(diào)式過電壓保護間隙的示意圖 圖2為配電設(shè)備加裝可調(diào)式過電壓保護間隙的示意圖
圖3為配電線路用可調(diào)式過電壓保護間隙設(shè)置進線段防雷保護示意圖。
具體實施例方式1、首先對各型絕絕子值50%雷電沖擊試驗，找出絕緣子的50%雷電沖擊放電電壓，把可調(diào)過電壓保護間隙并聯(lián)在絕緣子傍，調(diào)整可調(diào)過電壓保護間隙的動作電壓為絕緣子的雷電沖擊放電電壓的90-95%。這樣在雷擊配電線路時可調(diào)過電壓保護間隙動作，把絕緣子的沿面電弧轉(zhuǎn)移到球間隙純空氣電弧，保護絕緣子免受電弧灼傷，有利于電弧熄滅。由于間隙擊穿是屬于純空氣擊穿，一方面電弧通過引弧角并受風(fēng)力和電動力的共同作用電弧被拉長，有利于電弧熄滅，另一方面，純空氣間隙的去游離強，間隙絕緣會迅速恢復(fù)快，可調(diào)式并聯(lián)間隙防雷技術(shù)一方面可有效保護絕緣子不受損壞，促使了電弧熄滅，降低了配電線路雷擊建弧率，進而降低雷擊跳閘率。2、我們發(fā)明了配電設(shè)備可調(diào)間隙精細防雷保護法，在配電設(shè)備的左、右兩級，或前2級(配電設(shè)備位于線路終端)，用配電型可調(diào)過電壓保護間隙進行保護，通過保護間隙限制線路上過高的雷電過電壓，間隙的動作電壓一般調(diào)整到高于避雷器動作電壓的10-15%，利用保護間隙泄放過高的雷電能量，解決避雷器的通流容量問題。同時限制沿線路侵入過高的雷電過電壓打壞配電設(shè)備，結(jié)合避雷器對配電設(shè)備實現(xiàn)精細保護。3、在配電線路進入變電所的前η級桿塔用可調(diào)間隙設(shè)置進線段防雷保護，第I級桿塔可調(diào)間隙的50%雷電沖擊放電電壓為變電所避雷器動作值的110%，與變電所避雷器相配合實現(xiàn)對變電設(shè)備的精細防雷保護。其后依次升高5%，最后與絕緣子保護相配合，這樣，對沿線路侵入變電所的雷電侵入波進行了逐級攔截泄放，實現(xiàn)對變電所電氣設(shè)備的可靠防雷保護。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種配電網(wǎng)可調(diào)間隙精細防雷保護方法，主要用于配電線路絕緣子可調(diào)間隙精細防雷保護，如圖(I)所示；配電設(shè)備可調(diào)間隙精細防雷保護，如圖(2)所示；變電所可調(diào)間隙進線段防雷保護，如圖(3)所示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電線路絕緣子可調(diào)間隙精細防雷保護方法，其特征在于:在絕緣子傍邊對地并聯(lián)可調(diào)式過電壓保護間隙，把間隙的50%雷電沖擊放電電壓調(diào)整為絕緣子的50%雷電沖擊放電電壓的90-95%，在雷電過電壓作用時，間隙動作，把絕緣子的沿面沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)移到間隙的純空氣閃絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電設(shè)備可調(diào)間隙精細防雷保護方法，其特征在于:對配電設(shè)采用可調(diào)式過電壓保護間隙和配電避雷器聯(lián)合保護，避雷器的參數(shù)與被保護的配電設(shè)備相配合，可調(diào)式過電壓保護間隙的50%雷電沖擊放電電壓調(diào)整到高于避雷器雷電沖擊動作電壓的10%，用可調(diào)式過電壓保護間隙限制超過避雷器通流能力的雷電過電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電所可調(diào)間隙進線段防雷保護方法，其特征在于:在配電線路進入變電所的前η級桿塔用可調(diào)間隙設(shè)置進線段防雷保護，第I級桿塔可調(diào)間隙的50%雷電沖擊放電電壓為變電所避雷器動作值的110%，其后依次升高5%，最后與絕緣子保護相一至。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)可調(diào)式過電壓保護間隙精細防雷保護方法。主要有1、配電線路絕緣子可調(diào)式過電壓保護間隙精細防雷保護方法，主要用于保護配電線路絕緣子，轉(zhuǎn)移電弧通道，降低配電線路雷擊建弧率，進而降低雷擊跳閘率；2、配電設(shè)備可調(diào)式過電壓保護間隙精細防雷保護法，對配電設(shè)備采用可調(diào)式過電壓保護間隙和配電避雷器聯(lián)合保護，解決配電線路與配電設(shè)備在絕緣配合上的予盾，防止因配電線路絕緣水平過高，超過配電避雷器的承受能力而打壞配電設(shè)備和避雷器；3、對配電線路用可調(diào)式過電壓保護間隙設(shè)置進線段防雷保護，對沿線路侵入的雷電過電壓進行了逐級攔截泄放，防止線路侵入的雷電過電壓打壞變電所設(shè)備。
文檔編號H02H9/06GK103138254SQ20131007439
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月9日
發(fā)明者李政洋, 李景祿, 周易龍 申請人:李景祿