CN104518475B - 一种配网综合防雷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种配网综合防雷系统,包括有变电站、从变电站变压器三相出站端口引出的输电线路,在每相线路上串接一支过电压隔离器,从电压隔离器输出端引出至杆塔成为架空线,支撑架空线的是杆塔绝缘横担,并通过绝缘横担上的多功能线夹将输电线固定,在杆塔的顶端安装有波阻避雷针,在杆塔底部地下埋设简易快速接地装置。实现以杆塔防护为中心,以防范配网雷击跳闸、断线为重点,对配网线路、变电站进行综合雷电防护。系统将波阻避雷针、绝缘横担、多功能线夹、简易接地装置等配网线路专用防雷设备有机集成,构建与实现了多层次、立体化的综合防雷系统,可大幅度降低雷击跳闸率、断线率,实现配网防雷经济性与有效性的最大匹配。

Description

一种配网综合防雷系统
技术领域
本发明涉及一种配网安全防雷保护系统,确切说是一种配网综合防雷系统。
背景技术
雷电是一种地球大气的放电现象,通常是带负电荷的雷云与大地间的电场强度超过了其间大气的击穿强度时,即发生了雷云与大地间的脉冲放电,就是人们所说的雷击。在雷云放电过程中放电电流急剧增大,在闪电到达地面的瞬间,雷电流高达数十千安,甚至高达数百千安,在雷电通道两端的电位差可达数十万伏特,雷电流所到之处会引起强烈电磁的、热能的和机械的破坏效应。
发明内容
雷电是一种地球大气的放电现象,通常是带负电荷的雷云与大地间的电场强度超过了其间大气的击穿强度时,即发生了雷云与大地间的脉冲放电,就是人们所说的雷击。在雷云放电过程中放电电流急剧增大,在闪电到达地面的瞬间,雷电流高达数十千安,甚至高达数百千安,在雷电通道两端的电位差可达数十万伏特,雷电流所到之处会引起强烈电磁的、热能的和机械的破坏效应。
现有配网线路中常规的配网绝缘设计,0.4KV为1个绝缘子,10KV为2个绝缘子,绝缘水平远低于40KA,依据IEEE曲线,雷电流幅值出现在7—40KA范围内的地闪占63.19%。因此,大部分地闪都可导致配网雷击跳闸,并导致绝缘线断线。
因此,在电网输电配电线路中,寻求有效的防雷措施,保障电网的安全及稳定运行, 是关系到国家经济活动有序进行及居民用户正常生活的重大研发课题。
发明内容
本发明的目的在于:针对配网线路相对于主网线路更低矮、揽雷面积更小的结构,以及与周围建筑的可比高度不十分突出,路径设计更自由,绕开自然环境恶劣区段可能性更大等特点,提供一种配网综合防雷系统。该配网综合防雷系统以杆塔防护为中心,以防范配网雷击跳闸、断线为重点,实现对变电站、配网线路的综合雷电防护,可有效防范7—40KA范围的大概率地闪。
实现本发明目的采用下述技术方案:
一种配网综合防雷系统,包括变电站和杆塔横担组合体两个部分,其特征在于:
对变电站:在变压器出站端的A、B、C三相输电线上,每支相线串接一个过电压隔离器;
这种过电压隔离器, 是一支封闭在耐高压冲击绝缘密封套管内,由多级lirici单元电路串联而成的LRC电路,其中各lirici单元电路,可由装在该绝缘密封套管内的一根耐高压冲击的电感线圈、以及间隔套装固定在该电感线圈外表面上的多块纳米强感应磁体环构成,电路的两端接装有带电源线的金属法兰,串接在电网变压器出站端三相输电线的每支相线上,成为具有等效电感为100—260μН、等效电容为80—200pF的大功率低通滤波器,在正常工频运行下无阻抗,在遇有1M—10MHz雷电脉冲感应下,会产生高达2×103Ω—2×106Ω的高阻抗,阻隔过电压对变压器的冲击,这种过电压隔离器具有的最低耐压为450KV、抗有效雷电流幅值为350KA。
对于杆塔横担组合体部分:在杆塔上拆掉原有的木横担或铁横担,替换上绝缘横担,依据实际地况的需要选择构建标准型杆塔绝缘横担组合体、扩展型杆塔绝缘横担组合体、单边延伸型杆塔绝缘横担组合体其中的一种。
这些类型的杆塔绝缘横担组合体,采用的共同技术是:
①所用绝缘横担,是由玻璃纤维材料经拉挤成型、抗老化、防紫外线处理而形成的绝缘体;它与原有的标准横担相同或是在长度上有放大,这种绝缘横担具有的耐受电压:额定雷电耐受冲击电压为450KV,额定短时工频耐受电压为180KV。
②在杆塔顶部安装波阻避雷针;
这种波阻避雷针,是由支撑杆、避雷针基体和针头连接组成, 避雷针基体包括有耐高压冲击.的绝缘密封套管, 以及在耐高压冲击绝缘密封套管腔体内装有耐高压冲击的电感线圈,并在该电感线圈的外围表面、上下间隔的套装固定有多块纳米强感应软磁体环,如此自下而上组成了由多级电路单元R1L1C1、R2L2C2、…RnLnCn串联组成的RLC电路, 在所述绝缘密封套管腔体下部R1L1C1单元电路下端的纳米强感应软磁体环的底部, 接装并固定有一根绝缘支撑杆, 该绝缘支撑杆上部的一段密封在所述绝缘密封套管腔体内,而其余部分裸露于套管外,成为安装在杆塔上的绝缘支撑;
这种波阻避雷针,具有的等效电感为37—80μH,等效电容为18 —42pF;耐冲击电压为450—850KV ;耐冲击电流为100 —290KA。
③通过装在绝缘横担上的多功能线夹,将三相输电线固定架空在杆塔上。
④这里说述的多功能线夹,是绝缘横担的配套器件,配合绝缘横担使用,可在常规的紧固线夹、穿刺防断线夹、间隙放电线夹中选取;依地况需要在多功能间隙放电线夹、多功能氧化锌阀片线夹以及紧固导线间隙放电型线夹中选取。
多功能间隙放电线夹,是集紧固导线、非穿刺防断线或穿刺防断线、间隙放电三种功能为一体的线夹装置。
多功能氧化锌阀片线夹,是集紧固导线、非穿刺防断线或穿刺防断线、引弧棒引弧、氧化锌阀片控制放电功能为一体的线夹装置。
紧固导线间隙放电线夹,是集紧固导线和间隙放电功能为一体的线夹装置。
其中:多功能间隙放电线夹,在结构上包括有上、中、下三块金属板块,在这上下合并的三块金属板块两端分别制有通透的螺栓孔,配装有紧固上块金属板块、中间块金属板块、绝缘横担、下块金属板块使之合成为一体的紧固螺栓及螺母;在其合并的上、中两块金属板块的中间部位,制有用于固定三相输电线导线的通槽,通槽的上半槽位于上块金属板块上, 通槽的下半槽位在中间金属板块上,通过其上、下两个半槽腔体壁面直接与三相输电线的导线裸芯接触并将其导线固定,该通槽成为非穿刺防断线型线槽;或者通过其上、下两个半槽腔体壁面上固定的金属尖齿,穿刺三相输电线的导线外皮与其导线的裸芯接触将其导线固定,该通槽成为穿刺防断线型线槽;而下块金属板块为托装绝缘横坦的托板,并在下块金属板块底部装有金属间隙放电棒。这种多功能间隙放电线夹,具有的额定雷电耐受冲击电压为80KV,额定短时工频耐受电压为200KV。
其中:多功能氧化锌阀片线夹,在结构上包括有上、中、下三块金属板块,在这上下合并的三块金属板块两端分别制有通透的螺栓孔,配装有紧固上块金属板块、中间金属板块、绝缘横担、下块金属板块使之合成为一体的紧固螺栓和螺母;在其合并的上、中两块金属板块的中间部位制有固定三相输电线导线的通透线槽,该线槽的上半槽在上块金属板块上, 下半槽在中间金属板块上,通过其上、下两个半槽腔体壁面直接与三相输电线导线的裸芯接触并将其导线固定,成为非穿刺防断线型线槽;或者通过其上、下两个半槽腔体壁面上固定的金属尖齿,穿刺三相输电线的导线外皮与导线裸芯接触将其导线固定,成为穿刺防断线型线槽;而下块金属板块为托装绝缘横坦的托板,并在该下块金属板块的底部装有引弧棒;
引弧棒是由固定在下块金属板上的基体和装在基体端头上的金属导流棒构成;引弧棒的基体为绝缘柱外壳,在绝缘柱壳体里封闭有弹簧和被弹簧固定的氧化锌阀片,基体下部的金属导流棒或直接与基体里的氧化锌阀片连接,或与基体里的固定弹簧连接。这种多功能氧化锌阀片线夹,阀片额定电压为17KV,阀片标称放电电流为5KA ,阀片在8/20μs最大雷电冲击残压50KV的公称爬电比距≥25mm/KV 。
其中:紧固导线间隙放电线夹,在结构上包括有上、中、下三块金属板块,在这上下合并的三块金属板块两端分别制有通透的螺栓孔,配装有紧固上块金属板块、中间金属板块、绝缘横担、下块金属板块使之合成为一体的紧固螺栓及螺母;在其合并的上、中两块金属板块的中间部位,制有用于固定三相输电线导线的导线槽,在中、下两块金属板块的结合部位,制有垂直于该导线槽并位于其下方向的穿装绝缘横担的通槽,下块金属板块(19)为托装绝缘横坦(5)的托板,在中间金属板块上部位固定有三相输电线导线的托槽板,在下块金属板底部装有金属间隙放电棒。这种紧固导线间隙放电线夹,具有额定雷电耐受冲击电压为80KV,额定短时工频耐受电压为200KV。
⑤在杆塔地面下埋有简易快速接地装置:包括有多层等间距、水平放置的铜包钢环形接地圈,多根固定在各层铜包钢环形接地圈上、杆体竖直朝下的铜包钢纵向接地钎子,以及固定在铜包钢环形接地圈与铜包钢纵向接地钎子结合部、杆体水平向外的铜包钢横向接地钎子,通过如此分层组合、整体联接、组成笼式结构框架,其四周与底部匀布着与大地紧密接触的铜包钢接地钎子;并在埋置于地下的笼式结构框架内均匀充填土壤和保水缓释剂。
这些类型的杆塔绝缘横担组合体采用的区别技术是:
①对扩展型杆塔绝缘横担组合体,要在杆塔上的绝缘横担端部架设笼式接地引下线,与埋在地下的简易快速接地装置共同组建成笼式杆塔防雷体系。
所述扩展型杆塔绝缘横担组合体,包括有杆塔、装在杆塔顶部的波阻避雷针、固定在杆塔各层原有木横担或铁横担位置上的绝缘横担,这种绝缘横担的长度至少为原有木横担或铁横担长度的2倍,在每层绝缘横担上,装有位于其端部与杆塔之间位置上的中端型多功能线夹,及位于其两端的末端型下引线夹,三相输电线固定在各层绝缘横担的中端型多功能线夹上,笼式接地引下线的顶线两端,通过两支金属支撑杆与杆塔上的波阻避雷针相连,顶线两端的下行线沿着各层绝缘横担的两端下行,被各层绝缘横担端部上的末端型下引线线夹固定、支撑,而下引线底部的两支引线汇合成一线固定在杆塔的下部,与埋在杆塔地面下的简易快速接地装置连接,组成笼式杆塔防雷体系。
②对单边延伸型杆塔绝缘横担组合体,要在杆塔上的绝缘横担单侧的端部,架设半边笼式接地引下线,与埋在地下的简易快速接地装置,共同组建成适于山地路况的半笼式杆塔防雷体系。
所述单边延伸型杆塔绝缘横担组合体,包括有杆塔、装在杆塔顶部的波阻避雷针,在杆塔上固定有长度相等、相互平行、上下端部对齐、与杆塔的杆身相垂直的两根绝缘横担,杆塔的杆身将所述两根绝缘横担划分为短段与长段部分,在两根绝缘横担短段的端部装有末端型多功能线夹, 在两根绝缘横担长段的端部装有末端型下引线线夹,并在下面一根绝缘横担长段的中部装有中端型多功能线夹,三相输电线分别由两根绝缘横担短段端部的末端型多功能线夹、及下面一根绝缘横担长段中部的中端型多功能线夹定位固定,半边笼式接地引下线顶端连接杆塔上的波阻避雷针,下行通过末端型下引线线夹将其固定在两根绝缘横担长段的端部,再下行固定在下部的杆塔杆身上,与地面下的简易快速接地装置连接,组成适于山地路况的半笼式杆塔防雷体系。
这里所述的中端型多功能线夹、末端型多功能线夹和末端型下引线线夹,可选取常规的紧固线夹、穿刺防断线夹、间隙放电线夹;在雷击频发地段要在多功能间隙放电线夹、多功能氧化锌阀片线夹、紧固导线间隙放电线夹中选取。
本发明配网综合防雷系统,采用上述技术措施具有下述的突出优点:
(1) 在变电站变压器出站端的A、B、C三相输电线上串接过电压隔离器:
由于这种防雷过电压隔离器, 为具有等效电感100-260µН,等效电容80-200pF的大功率低通滤波器, 具有最低耐压450KV、抗有效雷电流幅值350KA,在正常工频运行下无阻抗,低频下阻抗很低,对变电站的变压器无影响,但在遇有1M—10MHz雷电脉冲感应下,会产生高达2×103Ω—2×106Ω的高阻抗,能有效使高频分量丰富的雷电过电压波和操作过电压波传播受阻,形成反射、驻波等复杂的传播过程,使过电压波形发生畸变、展宽,降低了过电压波陡度和幅度、平滑了过电压波形,实现对过电压冲击的缓冲与隔离,从而减小了过电压对变压器的冲击,使雷电破坏难以扩散到变电站,等效地提高了变电站的耐雷水平。
(2)杆塔上采用绝缘横担:
电力行业在架空网线杆塔上广泛应用木横担、铁横担,这种架线的横担经常遭受雨淋容易腐烂或生锈,防腐阻燃性差,强度低、绝缘性差,使用寿命短,安装与使用成本比较高,需要定期维护。而且横担上的绝缘子耐压水平较低,因此,由这种杆塔横担与绝缘子支撑的架空线路绝缘水平较低,在长期的雷雨作用下遭受地闪而被破坏的机率很高。
采用绝缘横担:代替杆塔上的铁横担或木横担,降低了横担重量,提高了横担的机械强度,不生锈或不腐烂,可实现免检测,免维护,成本低。
采用所述绝缘横担代替原有的绝缘子,大幅度提高了线路绝缘水平,从而提高了线路的耐雷水平。
(3) 采用多功能线夹:多功能线夹是紧固装置,安装在绝缘横担上,通过机械压力锁紧导线; 多功能线夹又是防断线装置, 通过对线夹上绝缘导线的非穿刺或穿剌防断线型线槽的设计,将导线与线夹连通,雷击时不会在绝缘导线上形成固定弧根,从而防止了绝缘导线的打弧断线;多功能线夹还是具有防雷功能的线夹,通过放电间隙或氧化锌阀片将感应的雷电流泻放到大地,保护绝缘横担不被雷电击穿闪络,防止雷击跳闸。
(4) 杆塔顶端采用波阻避雷针:这种避雷针对雷电波具有良好的削峰降徒、对冲击雷电流分流和有效降低塔顶电位的作用, 能实现对杆塔附近雷击危险区的绕击防护和反击防护双重功效。
(5) 所述杆塔底部采用简易快速接地装置:我国电网系统中有部分配网杆塔没有接地装置,对于已装有接地装置的配网杆塔,也存在着雷电流不能从杆塔避雷针、经接地装置向大地快速泄流的重大隐患,是造成配网防雷能力低的重要因素。原因是现有的防雷接地装置采用的是导电率很低、易锈蝕的镀锌钢接地体。
本发明所述的简易快速接地装置中,铜包钢接地纤的导电率为纯铜的40%,而常用的镀锌钢其导电率只有纯铜的8.6%,所以铜包钢接地钎的导电率是常用镀锌钢导电率的4.8倍,加上铜的磁导率是钢的1/636,在雷电高频电流的情况下,铜包钢接地钎的冲击接地电阻要比镀锌钢低得多,再加上这种装置是笼形铜包钢框架,其四围及下边都均匀布有与大地紧密接触的铜包钢接地钎子,因此,这种装置很容易实现配网杆塔对雷电流快速地泻入大地。同时,其热稳定性、耐腐蝕性都优于镀锌钢钎。
附图说明
图1为本发明配网综合防雷系统组成示意图
图2为本发明过电压隔离器电器结构示意图
图3为本发明杆塔波阻避雷针结构示意图
图4为本发明扩展型杆塔绝缘横担组合体结构示意图
图5为本发明单边延伸型杆塔绝缘横担组合体结构示意图
图6为本发明多功能间隙放电线夹结构示意图
图7为本发明多功能氧化锌阀片线夹结构示意图
图8为本发明简易快速接地装置结构示意图
图9为紧固导线间隙放电线夹结构示意图。
图中标记:1为配网变电站,2为过电压隔离器, 3为配网三相输电线,4为杆塔,5为杆塔上的绝缘横担,5-1为扩展型杆塔绝缘横担组合体上的绝缘横担,5-2为单边延伸型绝缘横担组合体上的绝缘横担,6为绝缘横担上固定输电线的多功能线夹,6-1为扩展型杆塔绝缘横担组合体上的中端型多功能线夹,6-2为扩展型杆塔绝缘横担组合体上的末端型下引线线夹, 6-3为单边延伸型绝缘横担组合体上的末端型多功能线夹,6-4为单边延伸型绝缘横担组合体上的中端型多功能线夹,6-5为单边延伸型绝缘横担组合体上的末端型下引线线夹,7为杆塔顶端上的波阻避雷针,8为埋在杆塔地下的简易快速接地装置,9为扩展型杆塔绝缘横担组合体上笼式接地引下线顶部的金属支撑杆,10-1为其绝缘横担组合体上的笼式接地引下线, 10-2为单边延伸型绝缘横担组合体上半边笼式接地引下线, 11为杆塔绝缘横担固定件,12为简易快速接地装置中水平放置的铜包钢环形接地圈,13为其装置中杆体竖直朝下的铜包钢纵向接地钎子,14为其装置中水平向外的铜包钢横向接地钎子,15为装置中填充土壤和保水缓释剂,16为放置接地装置的地槽,17为多功能放电线夹的上块金属板块,18为中间金属板块,19为下块金属板块,20为上、中两块金属板块间的导线槽,21为导线糟中上、下半槽内壁上的金属尖齿,22-1为多功能间隙放电线夹下底板上的金属间隙放电棒,22-2为多功能氧化锌阀片线夹底板上的引弧棒,22-2-1为引弧棒基体,22-2-2为引弧棒基体内的弹簧,22-2-3为引弧棒基体内的氧化锌阀片,22-2-4为引弧棒基体下端的金属导流棒,23为紧固螺与螺母,24为线夹上的导线托线槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
一种配网综合防雷系统,包括有在变电站1变压器出站端三相线路的每一相线上串接一支过电压隔离器2,从该过电压隔离器2输出至杆塔4上的三相输电线3,通过杆塔4的支撑及与其上绝缘横担5的配合成为架空配网三相输电线路,该输电线路3通过架设在杆塔4上的波阻避雷针7,以及地面下的简易快速接地装置8受到避雷保护。
这支三相输电线路具有的电绝缘性远比一般线路高, 因为三相输电线路3是架设固定在杆塔4绝缘横担5的多功能线夹6上。
针对于线路上的扩展型杆塔绝缘横担组合体, 是通过绝缘横担5-1上的中端型多功能线夹6-1固定三相输电线3,通过该绝缘横担上的末端型下引线线夹6-2架设笼式接地引下线10-1;这种杆塔绝缘横担组合体,是由波阻避雷针7、笼式接地引下线10-1和简易快速接地装置8,组成了一个防雷性能良好的笼式杆塔防雷体系。
针对于单边延伸型杆塔绝缘横担组合体,是通过该绝缘横担5-2上的末端型多功能线夹6-3和中端型多功能线夹6-4固定三相输电线3, 通过绝缘横担5-2上的末端型下引线线夹6-5架设半边笼式接地引下线10-2;这种杆塔绝缘横担组合体, 是由波阻避雷针7、半边笼式接地引下线10-2和简易快速接地装8,组成了一个适于山地路况的半边笼式杆塔防雷体系。
配网综合防雷系统中的所述过电压隔离器2,如图2所示, 是设置在变压器出站端三相输电线上的大功率低通滤波器;每相线上的过电压隔离器,具有的等效电感为100-260µН,等效电容为80-200pF;最低耐压450KV、抗有效雷电流幅值350KA。
这种过电压隔离器2,是一支封闭在耐高压冲击绝缘密封套管内,由多级lirici单元电路串联而成的LRC电路,其中各lirici单元电路,可由装在该绝缘密封套管内的一根耐高压冲击的电感线圈、以及间隔套装固定在该电感线圈外表面上的多块纳米强感应磁体环构成,电路的两端接装有带电源线的金属法兰,串接在电网变压器出站端三相输电线的每支相线上,成为具有等效电感为100—260μН、等效电容为80—200pF的大功率低通滤波器,在正常工频运行下无阻抗,在遇有1M—10MHz雷电脉冲感应下,会产生高达2×103Ω—2×106Ω的高阻抗,阻隔过电压对变压器的冲击。
这种过电压隔离器具有的最低耐压为450KV、抗有效雷电流幅值为350KA;其中在电感线圈上采用的纳米强感应磁体环,是由纳米粉体制成以Fe元素为主体,掺杂少量Ni、Mn、Mg 、Nb元素组成的10-20 nm微晶态强感应纳米磁体。主要功能是有效隔离雷电过电压和操作过电压对变电站一、二次设备的冲击。
图3给出了杆塔顶端的波阻避雷针7的结构示意图。
这种波阻避雷针,在其耐高压冲击绝缘密封套管内,装有耐高压冲击的电感线圈,并在该电感线圈的外围表面、上下间隔的套装固定有多块纳米强感应软磁体环, 如此自下而上组成了由多级电路单元R1L1C1、R2L2C2、…RnLnCn串联组成的RLC电路, 在所述绝缘密封套管腔体下部R1L1C1单元电路下端的纳米强感应软磁体环的底部, 接装并固定有一根绝缘支撑杆, 该绝缘支撑杆上部的一段密封在所述绝缘密封套管腔体内,而其余部分裸露于套管外,成为安装在杆塔上的绝缘支撑。
这种波阻避雷针具有等效电感为37—80μH、等效电容为18 —42pF;耐冲击电压为450—850KV;耐冲击电流为100 —290KA。
其中固定在电感线圈外表面上的纳米强感应软磁体环,是采用由纳米粉体制成以Fe元素为主体,掺杂少量Ni 、Sn、Si 、Nb元素组成的10-20 nm微晶态强感应纳米软磁体。
按5种设计产品的使用规格, 分别具有的等效电感分别为37μH、 50μH、62μH 、78μH 、80μH,对应的等效电容分别为18pF、20pF、24pF、33pF、42pF;对应耐冲击电压分别为450KV、550KV、650KV、750KV 、850KV ;对应耐冲击电流分别为100KA、180KA、230KA、260KA、290KA;以及对应的避雷针基体长度分别为1500mm、2000mm、2400mm、2800mm、3800mm , 对应的重量分别为8kg、10kg、11kg、13kg、22kg;这种避雷针对雷电波具有良好的削峰降徒、对冲击雷电流分流和有效降低塔顶电位, 能实现对杆塔附近雷击危险区的绕击防护和反击防护双重功效。
除一般常用的标准绝缘横担组合体外,在实际应用中还有图4、图5所示的非标准绝缘横担组合体。
图6、图7和图9是配合绝缘横担使用的三种多功能线夹的结构示意图。
在结构上是将线夹、防断线措施、引弧棒、放电间隙、氧化锌阀片设计在一起,实现紧固导线、非穿刺防断线或穿剌防断线、通过放电间隙或氧化锌阀片将雷电流泻放到大地,保护绝缘横担5,包括扩展型杆塔绝缘横担组合体中的绝缘横担5-1和单边延伸型杆塔绝缘横担组合体中的绝缘横担5-2不被雷电击穿闪络,防止雷击跳闸等多种功能。
图8是杆塔4地面下埋置的简易快速接地装置8的结构示意图。
是采用铜包钢棒、铜包钢条环,按地形环境配比,分层组合、整体联接,构成笼形铜包钢框架,其四围及下边都均匀布有与大地紧密接触的铜包钢接地钎子。
这种笼式接地系统很容易实现配网杆塔对雷电流快速地泻入大地。
本发明配网综合防雷系统通过上述技术措施,实现以杆塔4的防护为中心,以防范配网雷击跳闸、断线为重点, 对配网线路、变电站进行综合雷电防护。
本发明配网综合防雷系统,是将过电压隔离器、波阻避雷针、绝缘横担、多功能线夹、简易快速接地装置等配网线路上专用的防雷设备有机集成 ,构建与实现了多层次、立体化的综合防雷系统,可大幅度降低雷击跳闸率、断线率,在设计中将配网防雷的防护阀值设定到40 KA ,这种配网综合防雷系统可以实现配网防雷经济性与有效性的最大匹配。

Claims (6)

1.一种配网综合防雷系统,包括变电站和杆塔横担组合体两个部分,其特征在于:
对变电站:在变压器出站端的A、B、C三相输电线上,每支相线串接一个过电压隔离器(2);
这种过电压隔离器(2),是一支封闭在耐高压冲击绝缘密封套管内,由多级lirici单元电路串联而成的LRC电路,其中各lirici单元电路,由装在该绝缘密封套管内的一根耐高压冲击的电感线圈、以及间隔的套装固定在该电感线圈外表面上的多块纳米强感应磁体环构成,电路的两端接装有带电源线的金属法兰,串接在电网变压器出站端三相输电线的每支相线上,成为具有等效电感为100—260μH、等效电容为80—200pF的大功率低通滤波器,在正常工频运行下无阻抗,在遇有1M—10MHz雷电脉冲感应下,会产生高达2×103Ω—2×106Ω的高阻抗,阻隔过电压对变压器的冲击,这种过电压隔离器具有的最低耐压为450KV、抗有效雷电流幅值为350KA;
对于杆塔横担组合体部分:在杆塔上拆掉原有的木横担或铁横担,替换上绝缘横担(5),依据实际地况的需要选择构建标准型杆塔绝缘横担组合体、扩展型杆塔绝缘横担组合体、单边延伸型杆塔绝缘横担组合体其中的一种;
这些类型的杆塔绝缘横担组合体,采用的共同技术是:
a)所用绝缘横担(5),是由玻璃纤维材料经拉挤成型、抗老化、防紫外线处理而形成的绝缘体,它与原有的标准横担相同或是在長度上有放大,这种绝缘横担具有的耐受电压:额定雷电耐受冲击电压为450KV,额定短时工频耐受电压为180KV;
b)在杆塔(4)顶部安装波阻避雷针(7);
这种波阻避雷针(7),是由支撑杆、避雷针基体和针头连接组成, 避雷针基体包括有耐高压冲击的绝缘密封套管, 在其耐高压冲击绝缘密封套管内,装有耐高压冲击的电感线圈,在该电感线圈的外围表面、上下间隔的套装固定有多块纳米强感应软磁体环, 如此自下而上组成了由多级电路单元R1L1C1、R2L2C2、…RnLnCn串联组成的RLC电路, 在所述绝缘密封套管腔体下部R1L1C1单元电路下端的纳米强感应软磁体环的底部, 接装并固定有一根绝缘支撑杆, 该绝缘支撑杆上部的一段密封在所述绝缘密封套管腔体内,而其余部分裸露于套管外,成为安装在杆塔上的绝缘支撑;
这种波阻避雷针具有等效电感为37—80μH、等效电容为18 —42pF;耐冲击电压为450—850KV;耐冲击电流为100 —290KA;
c)通过装在绝缘横担(5)上的多功能线夹(6),将三相输电线(3)固定架空在杆塔(4)上;
d)这里说述的多功能线夹(6),是绝缘横担的配套器件,配合绝缘横担使用,可在常规的紧固线夹、穿刺防断线夹、间隙放电线夹中选取;依地况的需要在多功能间隙放电线夹、多功能氧化锌阀片线夹以及紧固导线间隙放电线夹中选取;
多功能间隙放电线夹,是集紧固导线、非穿刺防断线或穿刺防断线、间隙放电三种功能为一体的线夹装置;
多功能氧化锌阀片线夹,是集紧固导线、非穿刺防断线或穿刺防断线、引弧棒、氧化锌阀片控制放电功能为一体的线夹装置;
紧固导线间隙放电线夹, 是集紧固导线、间隙放电功能为一体的线夹装置;
其中:多功能间隙放电线夹,在结构上包括有上、中、下三块金属板块(17、18、19),在这上下合并的三块金属板块(17、18、19)两端,分别制有通透螺栓(23)的安装孔,配装有紧固上块金属板块(17)、中间金属板块(18)、绝缘横担(5)、下块金属板块(19)使之合成为一体的紧固螺栓和螺母(23);在其合并的上、中两块金属板块(17、18)的中间部位,制有用于固定三相输电线(3)导线的通槽(20),通槽(20)的上半槽位于上块金属板块(17)上, 通槽(20)的下半槽位在中间金属板块(18)上,通过其上、下两个半槽(17、18)腔体壁面直接与三相输电线(3)的导线裸芯接触并将其导线固定,该通槽(20)为三相输电线(3)导线的非穿刺防断线型线槽;或者通过在该通槽(20)的上、下两个半槽(17、18)腔体的壁面上固定的金属尖齿(21),穿刺三相输电线(3)的导线外皮与其裸芯接触并将其导线固定,这种通槽(20)为三相输电线(3)导线的穿刺防断线型线槽;而下块金属板块(19)为托装绝缘横坦(5)的托板,并在这块金属板块(19)底部装有金属间隙放电棒(22-1);这种多功能间隙放电线夹,具有的额定雷电耐受冲击电压为80KV,额定短时工频耐受电压为200KV;
其中:多功能氧化锌阀片线夹,在结构上包括有上、中、下三块金属板块(17、18、19),在这上下合并的三块金属板块(17、18、19)两端,分别制有通透螺栓(23)的安装孔,配装有紧固上块金属板块(17)、中间金属板块(18)、绝缘横担(5)、下块金属板块(19)使之合成为一体的紧固螺栓及螺母(23);在其合并的上、中两块金属板块(17、18)的中间部位,制有固定三相输电线导线的通槽(20),该通槽(20)的上半槽位于上块金属板块(17)上, 下半槽位于中间金属板块(18)上,通过其上、下两个半槽(17、18)腔体壁面直接与三相输电线的导线裸芯接触并将其导线固定,该通槽(20)为三相输电线导线的非穿刺防断线型线槽;或者通过在该通槽(20)的上、下两个半槽(17、18)腔体的壁面上固定的金属尖齿(21),穿刺三相输电线的导线外皮与其裸芯接触并将其导线固定,这种通槽(20)为三相输电线导线的穿刺防断线型线槽;而下块金属板块(19)为托装绝缘横坦(5)的托板,并在这块金属板块(19)底部装有引弧棒(22-2),引弧棒(22-2)由固定在下块金属板(19)上的基体(22-2-1)和装在基体(22-2-1)端头上的金属导流棒(22-2-4)构成;引弧棒(22-2)的基体(22-2-1)为绝缘柱外壳,在绝缘柱壳体里封闭有固定弹簧(22-2-2)和被弹簧固定的氧化锌(22-2-3)阀片,基体(22-2-1)下部的金属导流棒(22-2-4)或直接与基体(22-2-1)里的氧化锌阀片(22-2-3)连接,或与其固定弹簧连接;这种多功能氧化锌阀片线夹,具有的阀片额定电压为17KV,阀片标称放电电流为5KA ,阀片最大雷电冲击残压8/20μs,阀片50KV公称爬电比距≥25mm/KV;
其中:紧固导线间隙放电线夹,在结构上包括有上、中、下三块金属板块(17、18、19),在这上下合并的三块金属板块(17、18、19)两端,分别制有通透螺栓(23)的安装孔,配装有紧固上块金属板块(17)、中间金属板块(18)、绝缘横担(5)、下块金属板块(19)使之合成为一体的紧固螺栓和螺母(23);在其合并的上、中两块金属板块(17、18)的中间部位,制有固定三相输电线(3)导线的导线槽,在中、下两块金属板块(18、19)的结合部位,制有垂直于该导线槽并位于其下方向的穿装绝缘横担(5)的通槽,下块金属板块(19)为绝缘横坦(5)的托板,在中间金属板块(18)上部位固定有三相输电线导线的托槽板(24),在下块金属板块(19)底部装有金属间隙放电棒(22-1);这种紧固导线间隙放电线夹,具有额定雷电耐受冲击电压为80KV,额定短时工频耐受电压为200KV;
在杆塔(4)地面下埋有简易快速接地装置(8):包括有多层等间距、水平放置的铜包钢环形接地圈(12),多根固定在各层铜包钢环形接地圈(12)上、杆体竖直朝下的铜包钢纵向接地钎子(13),以及固定在铜包钢环形接地圈(12)与铜包钢纵向接地钎子(13)结合部、杆体水平向外的铜包钢横向接地钎子(14),通过如此分层组合、整体联接、组成笼式结构框架,其四周与底部匀布着与大地紧密接触的铜包钢接地钎子;在埋置于地下的笼式结构框架内均匀充填土壤和保水缓释剂(15);
这些类型的杆塔横担组合体采用不同的技术是:
对扩展型杆塔绝缘横担组合体,要在杆塔的绝缘横担(5-1)端部架设笼式接地引下线,与埋在地下的简易快速接地装置(8),共同组建成笼式杆塔防雷体系;
所述扩展型杆塔绝缘横担组合体,包括有杆塔(4)、装在杆塔顶部的波阻避雷针(7)、固定在杆塔(4)各层原有木横担或铁横担位置上的绝缘横担(5-1),这种绝缘横担(5-1)的长度至少为原有木横担或铁横担长度的2倍,在每层绝缘横担(5-1)上,装有位于其端部与杆塔(4)之间位置上的中端型多功能线夹(6-1),及位于其两端的末端型下引线线夹(6-2),三相输电线(3)固定在各层绝缘横担(5-1)的中端型多功能线夹(6-1)上,笼式接地引下线(10-1)的顶线两端,通过两支金属支撑杆(9)与杆塔(4)上的波阻避雷针(7)相连,所述顶线两端的下行线沿着各层绝缘横担(5-1)的两端下行,被各层绝缘横担(5-1)端部上的末端型下引线线夹(6-2)固定、支撑, 引下线底部的两支引线汇合成一线固定在杆塔(4)的下部,与埋在杆塔(4)地面下的简易快速接地装置(8)连接,组成笼式杆塔防雷体系;
对单边延伸型杆塔绝缘横担组合体,要在杆塔上的绝缘横担(5-2)单侧的端部架设半边笼式接地引下线,与埋在地下的简易快速接地装置(8),共同组建成适于山地路况的半笼式杆塔防雷体系;
所述单边延伸型杆塔绝缘横担组合体,包括有杆塔(4)、装在杆塔(4)顶部的波阻避雷针(7),在杆塔(4)上固定有长度相等、相互平行、上下端部对齐、与杆塔(4)的杆身相垂直的两根绝缘横担(5-2),杆塔(4)的杆身将所述两根绝缘横担(5-2)划分为短段与长段部分,在两根绝缘横担(5-2)短段的端部装有末端型多功能线夹(6-3), 在两根绝缘横担(5-2)长段的端部装有末端型下引线线夹(6-5),并在下面一根绝缘横担(5-2)的长段中部装有中端型多功能线夹(6-4),三相输电线(3)分别由两根绝缘横担(5-2)短段端部装有的末端型多功能线夹(6-3)、及下面一根绝缘横担(5-2)长段中部装有的中端型多功能线夹(6-4)定位固定,半边笼式接地引下线(10-2)顶端连接杆塔(4)上的波阻避雷针(7),下行通过末端型下引线线夹(6-5)将其固定在两根绝缘横担(5-2)长段的端部,再下行固定在下部的杆塔(4)杆身上,与地面下的简易快速接地装置(8)连通,组成适于山地路况的半笼式杆塔防雷体系;
这里所述的中端型多功能线夹(6-4)、末端型多功能线夹(6-3)和末端型下引线线夹(6-5),可选取常规的紧固线夹、穿刺防断线夹、间隙放电线夹;在雷击频发地段要在多功能间隙放电线夹、多功能氧化锌阀片线夹、紧固导线间隙放电线夹中选取。
2.按照权利要求1所述的配网综合防雷系统,其特征在于:装在杆塔横担组合体的杆塔(4)顶部的波阻避雷针(7),其避雷针基体长度为1500mm、重量为8 kg;波阻避雷针的等效电感为37μH、等效电容为18pF、最大耐冲击电流为100KA、最大耐冲击电压为450KV。
3.按照权利要求1所述的配网综合防雷系统,其特征在于: 所述波阻避雷针(7)的基体长度为2000mm、重量为10kg;波阻避雷针的等效电感为50μH、等效电容为20pF、最大耐冲击电流为180KA、最大耐冲击电压为550KV。
4.按照权利要求1所述的配网综合防雷系统,其特征在于: 所述波阻避雷针(7)的基体长度为2400mm、重量为11kg; 波阻避雷针的等效电感为62μH、等效电容为24pF、最大耐冲击电流为230KA、最大耐冲击电压为650KV。
5.按照权利要求1所述的配网综合防雷系统,其特征在于: 所述波阻避雷针(7)的基体长度为2800mm、重量为13kg;波阻避雷针的等效电感为78μH 、等效电容为33pF、最大耐冲击电流为260KA、最大耐冲击电压为750KV。
6.按照权利要求1所述的配网综合防雷系统,其特征在于: 所述波阻避雷针(7)的基体长度为3800mm、重量为22kg;波阻避雷针的等效电感为80μH、等效电容为42pF、最大耐冲击电流为290KA、最大耐冲击电压为850KV。
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