CN103138254B - 配电网可调式过电压保护间隙精细防雷保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网可调式过电压保护间隙精细防雷保护方法。主要有1、配电线路绝缘子可调式过电压保护间隙精细防雷保护方法，主要用于保护配电线路绝缘子，转移电弧通道，降低配电线路雷击建弧率，进而降低雷击跳闸率；2、配电设备可调式过电压保护间隙精细防雷保护法，对配电设备采用可调式过电压保护间隙和配电避雷器联合保护，解决配电线路与配电设备在绝缘配合上的予盾，防止因配电线路绝缘水平过高，超过配电避雷器的承受能力而打坏配电设备和避雷器；3、对配电线路用可调式过电压保护间隙设置进线段防雷保护，对沿线路侵入的雷电过电压进行了逐级拦截泄放，防止线路侵入的雷电过电压打坏变电所设备。

Description

配电网可调式过电压保护间隙精细防雷保护方法

技术领域

本发明主要涉及配电网防雷保护领域，主要有配电线路防雷、配电设备防雷和变电所防雷。

背景技术

 配电线路由可绝缘水平和网络结构的原因，特别容易发生雷害事故，不但直击雷能造成危害，感应雷产生的过电压也能产生雷害事故。国内外虽对配电网防雷进行了大量研究，但配电线路能采取的防雷措施非常有限，采用架设避雷线、耦合地线效果不大，只是安装避雷器进行保护，由于避雷器运行维护成本高，且避雷器本身在损坏时又会形成新的故障点，只适用于配电线路的进出线侧和配电设备的保护，不能在配电网上大量安装，所以配电网的防雷问题一直是影响配电网安全运行的主要问题。

配电网的雷害事故主要反映在配电线路的雷击跳闸和配电设备的雷击损坏上，特别是多雷区配电线路的雷击跳闸是电力部门在防雷上的一大难题，在强雷电活动时有些变电站的配电线路大面积雷击跳闸，极大地影响供电可靠性。在配电网中配电设备的雷击损坏也非常严重。

绝大多数变配电所雷害事故都是由线路侵入的雷电过电压造成的，因为配电线路的绝缘水平比变配电所电气设备绝缘水平高，在绝缘配合上存在的予盾，配电线路遭雷击概率大，雷电波也可能侵入到变电所会把变电设备打坏，近年来由线路侵入的雷电过电压打坏变电主设备的雷害事故曾多次发生。

发明内容

本发明是一种配电网可调式过电压保护间隙精细防雷护方法，主要有：配电线路绝缘子可调间隙精细防雷保护法，配电设备可调间隙精细防雷保护法和配电线路用可调式过电压保护间隙设置进线段防雷保护法。

1、采用可调式过电压保护间隙对配电线路绝缘子进行精细防雷保护，用于转移雷击电弧放电通道，降低配电线路雷击建弧率，进而降低雷击跳闸率。雷电流虽然幅值大，但波长短（100μs左、右），达不到配电线路的保护动作值，并不会使线路跳闸，线路雷击跳闸的原因是在雷电把绝缘子对地击穿后在电网工频电压的作用下，沿着雷电击穿的通道流过的工频续流，如是单相对地击穿，这个电流就是电网电容电流，也称工频续流，单相接地对配电线路是不跳闸的，但是如果由单相接地电弧不能及时熄灭，产生间歇性的弧光接地过电压，或由电弧把空气离解，破坏相间绝缘最后发展为相间短路时线路才跳闸。绝缘子雷击闪络后能否建立稳定的工频短路的概率，称为配电网的雷击建弧率，它和两个因素有关，一是单相工频短路电流的大小，要看它是否大于电网的熄弧临界值；二是电弧击穿通道的绝缘恢复速度，因为在接地电流过零时，接地电弧会暂时熄灭，此后是否重燃要看弧道中绝缘强度的恢复速度和弧道中电压的恢复速度，如果弧道中绝缘恢复速度很快，快于弧道中电压的恢复速度，绝缘难以再次击穿；如果弧道中绝缘恢复速度慢，慢于弧道中电压的恢复速度，绝缘再次击穿，要么转化为间歇的电弧接地产生弧光接地过电压，要么转变为永久稳定的接地短路电弧，最后由于电弧对空气离解作用，破坏相间绝缘最后发展为相间短路造成线路跳闸。

改变接地短路电弧通道提高弧道绝缘恢复速度，促使接地电弧快速熄灭  要提高弧道绝缘恢复速度，首先要解决电弧通道的问题，弧道中的绝缘恢复速度与电弧通道介质性质和介质的绝缘强度有关，固体电介质的沿面闪络时绝缘恢复速度由于受固体电介质表面工况和污秽的影响要比纯空气电弧通道中的绝缘恢复速度慢得多。配电线路绝缘子雷击闪络还会造成绝缘子击穿损坏或烧伤破坏表面绝缘性能使绝缘恢复速度下降。如为绝缘子的沿面闪络，以下一些原因会影响弧道绝缘的恢复速度，（1）固体介质与电极接触面存在微小气隙，或者介质表面有裂纹，由于空气的介电系数比固体介质的低，这些气隙中的场强将比平均场强大的多，从而引起微小气隙的局部放电，放电产生的带电质点从气隙中逸出，带电指点达到介质表面后，畸变原有的电场；（2）固体介质表面都具有一定的粗糙度，使介质表面的微观电场有一定的不均匀，贴近介质表面薄层气体中的最大场强将比其他部分要大，使沿面闪络电压降低；（3）固体介质表面电阻不均匀，使其电场分布不均匀，造成沿面闪络电压的降低；（4）固体介质表面的常吸收水分，处在潮湿空气中的介质表面常吸收潮气形成一层很薄的水膜，水膜中的离子在电场作用下分别向两极移动，逐渐在两电极附近积聚电荷，使介质表面的电场不均匀，电极附近电场增强，因而降低了沿面闪络电压；（5）介质表面不均匀积污或污秽存在局部不均匀干燥区引起电场畸变，使放电电压降低。由于这些因素的存在使绝缘子沿面放电通道中绝缘恢复速度比纯空气间隙低得多，是造成再次击穿引起间歇性电弧放电的主要原因。同时，绝缘子发生沿面放电后，由于固体介质与电极之间的放电，强大的电弧烧灼会使绝缘子表面或电极与固体介质结合部绝缘破坏，是产生“零值”或“劣值”绝缘子的主要原因。为了促使雷电击穿通道电弧尽快熄灭，最好的办法就是把绝缘子的沿面击穿电弧转变为纯空气击穿电弧。为此，我们发明了用配电型可调式过电压保护间隙，保护绝缘子转移接地短路电弧通道提高弧道绝缘恢复速度，促使接地电弧快速熄灭，降低雷击建弧率，进而降低雷击跳闸率。

2、对配电设备采用可调式过电压保护间隙结合配电避雷器进行精细防雷保护。配电网中配电设备防雷击损坏事故的原因是配电设备的防雷措施存在漏洞，如配电设备用避雷器作为防雷主要措施，但避雷器的通流容量，起始动作电压，残压等不能与被保护设备的绝缘水平做到精细配合，特别是现在配电线路大都采用提高线路绝缘水平来降低雷击闪络概率，导至线路与配电设备在绝缘配合上出现予盾，因线路绝缘水平提高后，雷电过电压不能通过线路绝缘子闪络泄放，过电压到配电设备处，由于配电设备的耐雷水平相对较低，而把配电设备打坏。虽然配电设备有避雷器保护，但入侵入的雷电过电压幅值过高，能量过大，会使避雷器满足不了通流容量而发生爆炸，或避雷器动作后的残压过高而使配电设备雷击损坏。为此，我们发明了配电设备可调间隙精细防雷保护方法，即采用用配电型可调过电压保护间隙结合避雷器对配电设备进行精细保护。

3、对配电线路用可调式过电压保护间隙设置进线段防雷保护，防止由线路侵入的雷电侵入波对变电所变电设备的危害 因为多数变配电所雷害事故都是由线路侵入的雷电过电压造成的，主要是线路的绝缘水平一般都较高，而变配电所电气设备绝缘水平较低，配电线路与变配电所在绝缘配合上存在的予盾。我们采用配电型可调过电压保护间隙，对配电线路进变电所的在配电线路进入变电所的前n级杆塔用可调间隙设置进线段防雷保护，把沿线路侵入的高幅值雷电过电压在进线段上的间隙泄放掉，并通过与变电所的避雷器相配合，保护变电所的防雷安全。

附图说明

图1  为配电线路加装可调式过电压保护间隙的示意图

图2  为配电设备加装可调式过电压保护间隙的示意图

图3  为配电线路用可调式过电压保护间隙设置进线段防雷保护示意图。

具体实施方式

1、首先对各型绝绝子值50%雷电冲击试验，找出绝缘子的50%雷电冲击放电电压，把可调过电压保护间隙并联在绝缘子旁，调整可调过电压保护间隙的动作电压为绝缘子的雷电冲击放电电压的90--95%。这样在雷击配电线路时可调过电压保护间隙动作，把绝缘子的沿面电弧转移到球间隙纯空气电弧，保护绝缘子免受电弧灼伤，有利于电弧熄灭。由于间隙击穿是属于纯空气击穿，一方面电弧通过引弧角并受风力和电动力的共同作用电弧被拉长，有利于电弧熄灭，另一方面，纯空气间隙的去游离强，间隙绝缘会迅速恢复快，可调式并联间隙防雷技术一方面可有效保护绝缘子不受损坏，促使了电弧熄灭，降低了配电线路雷击建弧率，进而降低雷击跳闸率。

2、我们发明了配电设备可调间隙精细防雷保护法，在配电设备的左、右两级，或前2级（配电设备位于线路终端），用配电型可调过电压保护间隙进行保护，通过保护间隙限制线路上过高的雷电过电压，间隙的动作电压一般调整到高于避雷器动作电压的10-15%，利用保护间隙泄放过高的雷电能量，解决避雷器的通流容量问题。同时限制沿线路侵入过高的雷电过电压打坏配电设备，结合避雷器对配电设备实现精细保护。

3、在配电线路进入变电所的前n级杆塔用可调间隙设置进线段防雷保护，第1级杆塔可调间隙的50%雷电冲击放电电压为变电所避雷器动作值的110%，与变电所避雷器相配合实现对变电设备的精细防雷保护。其后依次升高5%，最后与绝缘子保护相配合，这样，对沿线路侵入变电所的雷电侵入波进行了逐级拦截泄放，实现对变电所电气设备的可靠防雷保护。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种配电网可调间隙精细防雷保护方法，其特征在于：用于配电线路绝缘子精细防雷保护时，将可调过电压保护间隙（2）并联在配电线路绝缘子（1）的旁边，把间隙的50%雷电冲击放电电压调整为绝缘子的50%雷电冲击放电电压的90-95%，在雷电过电压作用时，间隙动作，把绝缘子的沿面冲击闪络转移到间隙的纯空气闪络；用于配电设备精细防雷保护时，将可调过电压保护间隙（2）并联在配电设备（3）的左右杆塔绝缘子旁，可调式过电压保护间隙的50%雷电冲击放电电压调整到高于配电设备避雷器雷电冲击动作电压的10%，用可调式过电压保护间隙限制超过避雷器通流能力的雷电过电压；用于变电所进线段防雷保护时，在变电所（4）的前n级杆塔设置可调过电压保护间隙，第1级杆塔可调间隙的50%雷电冲击放电电压为变电所避雷器动作值的110%，其后依次升高5%，最后与绝缘子保护相一致。