CN210038045U - 一种引雷塔保护范围测试平台 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种引雷塔保护范围测试平台，包括冲击电压发生器、高压电极、输电杆塔模型、引雷塔模型和避雷针模型；冲击电压发生器的输出端与高压电极的非放电端电连接；避雷针模型设置于引雷塔模型顶部；输电杆塔模型包括导线悬挂点和避雷线悬挂点；引雷塔模型与两个输电杆塔模型的距离相等；高压电极与避雷针模型之间的距离等于高压电极与导线中点的距离。本申请实施例所提供的引雷塔保护范围测试平台中高压电极的放电位置与避雷针和导线中心两者的距离都相等，模拟在输电线路在所有遭受雷击情况下引雷塔对输电线路的最大保护范围值，在试验中采用此布置后计算方法更加严谨。

Description

一种引雷塔保护范围测试平台

技术领域

本申请涉及引雷塔保护范围测试技术领域，尤其涉及引雷塔保护范围测试平台。

背景技术

随着输电容量的增大，线路杆塔的高度和输电走廊的宽度也相应的增加，这增加了线路遭受雷击的风险。输电线路的安全运行，直接影响到电网的安全运行和向用户可靠的供电。因此，采用可靠的防雷措施降低输电线路的雷击事故率在电网中占据举足轻重的地位。

自引雷塔建立以来，引雷塔临近的线路的雷击跳闸次数明显出现减少，引雷塔的防雷效果初显成效。引雷塔一般建设输电线路密集区域，进行主动式引雷，减弱雷云对临近线路的雷击风险。引雷塔的选址和建设需要依据引雷塔的有效保护范围决定，但是由于雷电活动的随机性，引雷塔的有效保护范围需要长期的运行时间和数据累积来得出，因此如何建立一个引雷塔保护范围测试平台，使得快速而简便的得到引雷塔的有效保护范围，从而确定引雷塔的选址，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种引雷塔保护范围测试平台，解决引雷塔的有效保护范围难以确定的技术问题。

有鉴于此，本申请提供了一种引雷塔保护范围测试平台，包括冲击电压发生器、高压电极、输电杆塔模型、引雷塔模型和避雷针模型；

所述冲击电压发生器的输出端与所述高压电极的非放电端电连接；

所述避雷针模型设置于所述引雷塔模型顶部；

所述输电杆塔模型包括导线悬挂点和避雷线悬挂点；

两个所述输电杆塔模型之间连接有导线和避雷线；

所述引雷塔模型与两个所述输电杆塔模型的距离相等；

所述高压电极与所述避雷针模型之间的距离等于所述高压电极与所述导线中点的距离。

优选的，所述导线包括左右两根边相导线和位于中间的中相导线；

所述高压电极与所述避雷针模型之间的距离等于所述高压电极与靠近避雷针的所述边相导线中点的距离。

优选的，所述输电杆塔模型还包括绝缘子串，所述导线通过绝缘子串悬挂在所述导线悬挂点上。

优选的，所述冲击电压发生器具体包括等效电容、球隙、波尾电阻和波前电阻；

所述等效电容、所述球隙和所述波前电阻依次串联；

所述波尾电阻并在所述等效电容和所述球隙两端；

所述等效电容与所述波尾电阻的一端接地；

所述波前电阻与所述高压电极连接。

优选的，还包括电容分压器，所述电容分压器连接于所述冲击电压发生器和所述高压电极之间。

优选的，所述电容分压器包括杂散电容和分压器电容；

所述杂散电容与所述分压器电容并联；

所述杂散电容的一端与所述波前电阻连接，另一端接地；

所述分压器电容的一端与所述高压电极连接，另一端接地。

优选的，所述电容分压器还包括电压测量装置，所述分压器电容具体包括第一分压器电容和第二分压器电容；

所述第一分压器电容和所述第二分压器电容串联；

所述电压测量装置连接于所述所述第一分压器电容和所述第二分压器电容之间。

优选的，输电杆塔模型、引雷塔模型和避雷针模型均为k＝1:25比例进行缩比的模型。

与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：

本申请实施例中，提供了一种引雷塔保护范围测试平台，包括冲击电压发生器、高压电极、输电杆塔模型、引雷塔模型和避雷针模型；冲击电压发生器的输出端与高压电极的非放电端电连接；避雷针模型设置于引雷塔模型顶部；输电杆塔模型包括导线悬挂点和避雷线悬挂点；两个输电杆塔模型之间连接有导线和避雷线；引雷塔模型与两个输电杆塔模型的距离相等；高压电极与避雷针模型之间的距离等于高压电极与导线中点的距离。本申请实施例所提供的引雷塔保护范围测试平台中采用依据真实引雷塔和输电杆塔缩比得到的模型进行输电线路的实际模拟，所得的试验结果更加符合实际，另外高压电极的放电位置与避雷针和导线中心两者的距离都相等，模拟在输电线路在所有遭受雷击情况下引雷塔对输电线路的最大保护范围值，在试验中采用此布置后计算方法更加严谨。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的引雷塔保护范围测试平台的布置三维图；

图2为本申请实施例所提供的引雷塔保护范围测试平台的布置平面图；

图3为本申请实施例所提供的引雷塔保护范围测试平台的接线原理图；

图4为本申请实施例所提供的引雷塔保护范围测试平台的输电杆塔模型的结构尺寸图；

图5为本申请实施例所提供的引雷塔保护范围测试平台的引雷塔模型的结构尺寸图；

图6为本申请实施例所提供的引雷塔保护范围测试平台的避雷针模型的结构示意图；

图7为本申请实施例所提供的引雷塔保护范围测试平台的高压电极的结构尺寸图；

附图标记：冲击电压发生器1、高压电极2、输电杆塔模型3、导线悬挂点31、避雷线悬挂点32、绝缘子串33、引雷塔模型4、避雷针模型5、电容分压器6。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1至图7。

本申请实施例提供了一种引雷塔保护范围测试平台，包括冲击电压发生器1、高压电极2、输电杆塔模型3、引雷塔模型4和避雷针模型5。其中，本实施例中的输电杆塔模型3、引雷塔模型4和避雷针模型5均为按照k＝1:25比例进行缩比的模型。

冲击电压发生器1的输出端与高压电极2的非放电端电连接。本申请实施例中，采用7500kV/750kJ冲击电压发生器产生负极性操作冲击电压波来模拟自然雷击的电压波形，鉴于在标准负极性操作波250/2500μs下输电杆塔模型3表面的电场强度变化率与自然雷击在地面产生的电场强度变化率相似，且操作波持续作用在输电杆塔模型3上的时间与自然雷击下行先导逼近地面的时间相似，因此本实施例采用标准负极性操作波作为试验波形。

在雷击模拟试验中，试验一般只能模拟雷电的最后一击，且雷击下行先导作用下杆塔表面的电场变化与棒-板间隙之间的电场变化相似，故采用棒电极作为高压电极2。目前，在长间隙放电试验中观测到下行先导的直径约在1～10mm，故本实施例采用直径10mm、长为1m、电极头部为半球的钢棒作为高压电极，电极的尺寸如附图7所示。

具体的，冲击电压发生器1包括等效电容C1、球隙g、波尾电阻R1和波前电阻R2。等效电容C1、球隙g和波前电阻R2依次串联；波尾电阻R1并在等效电容C1和球隙g两端；等效电容C1与波尾电阻R1的一端接地；波前电阻R2与高压电极2连接。其中C1为主电容器的等效电容，一般由整流电源向其充电到设定电压值；球隙g在球隙为点火之前起电气隔离作用，在球隙点火之后间隙处于导通状态；R1为波尾电阻，在电路中控制着放电电压波形下降速度的快慢；R2为波前电阻，在电路中控制电压波形上升速度的快慢，其中R1和R2的配合使用可以使得冲击电压发生器产生负极性标准操作波250/2500μs。具体参数如下：波尾电阻R1＝112.5kΩ；波前电阻R2＝36.75kΩ。

进一步的，还包括电容分压器6，电容分压器6连接于冲击电压发生器1和高压电极2之间。电容分压器具体包括杂散电容C2和分压器电容，杂散电容C2为试验设备的对地等效电容，分压器电容根据电容分压原理输出低压的测量信号。杂散电容C2与分压器电容并联；杂散电容C2的一端与波前电阻R2连接，另一端接地；分压器电容的一端与高压电极2连接，另一端接地。具体的，电容分压器还包括电压测量装置，分压器电容具体包括第一分压器电容C3和第二分压器电容C4，第一分压器电容C3和第二分压器电容C4串联。电压测量装置连接于第一分压器电容和第二分压器电容之间，其中电压测量装置具体可以为示波器。电容分压器6的具体参数如下：C3＝0.0004μF、C4＝1.95μF，杂散电容C2约为2200pF。

在实际运行中，引雷塔一般和可控放电避雷针配合使用，因此避雷针模型5设置于引雷塔模型4顶部。试验中对典型的引雷塔(H＝60m)按照1:25的比例进行缩比模型制作，模型塔的塔材采用热镀锌材料，引雷塔的高度为2.4m，具体尺寸如图5所示。在进行引雷塔保护范围模拟试验中，可控放电避雷针也按照相应的比例缩小，避雷针模型的高度为15cm、底部底座为长为10cm的正方形，避雷针的具体尺寸和结构组成如附图6所示。

输电杆塔模型3包括导线悬挂点31和避雷线悬挂点32，两个输电杆塔模型3之间连接有导线和避雷线。输电杆塔模型3以常见的ZB6T型500kV杆塔进行k＝1:25例进行缩比，输电杆塔模型3的高度约为1.7m。另外输电杆塔模型3还包括绝缘子串33，导线通过绝缘子串33悬挂在导线悬挂点31上。试验中采用环氧树脂棒按照相同的缩比比例制成长约20cm的绝缘子串33，避雷线采用直径为1mm的裸铁丝，导线采用直径为2mm裸铜线。输电杆塔模型3及其附件具体尺寸如图3所示。

引雷塔模型4与两个输电杆塔模型3的距离相等。试验中两个输电杆塔模型3之间的间隙距离按比例缩小为L＝200m/25＝8m，试验中输电杆塔模型3底部直接与试验场地的接地网相连，在实际运行中，输电线路中心处保护薄弱，容易遭到侧方位的雷电入侵，故本实施例将引雷塔模型4中心和线路在地面投影的中心置于同一直线上，以输电杆塔模型3的中相导线和线路的垂直方向建立三维坐标轴，具体布置情况和坐标轴的建立说明见图1。

高压电极2与避雷针模型5之间的距离等于高压电极2与导线中点的距离。导线具体可以包括左右两根边相导线和位于中间的中相导线，因此高压电极2与避雷针模型5之间的距离等于高压电极2与靠近避雷针的边相导线中点的距离。本实施例中将高压电极2置于输电线路边相导线的上方是用来模拟输电线路在所有遭受雷击情况下引雷塔对输电线路的最大保护范围值。此时引雷塔模型4的中心与线路中心的边相导线的距离为d，见图2。在图4中导线横担测长度(600mm)比避雷线横担的长度(514mm)长86mm，即导线和高压电极2的距离要更为接近，试验中对导线的放电次数占绝大多数，可以认为高压电极仅对导线放电。

应用本申请实施例所提供的一种引雷塔保护范围测试平台的实验步骤如下：

①开始前调节冲击电压发生器的波尾电阻R1、波前电阻R2的阻值，使得冲击电压发生器能产生负极性标准操作波250/2500μs，其中R1＝112.5kΩ；电阻R2＝36.75kΩ；

②试验中将冲击电压发生的高压引线与高压电极的底部相连，并将高压电极布置在500kV杆塔边相导线(靠近引雷塔一边)的中心的正上方，高压电极与边相导线之间的空气间隙距离为R；

③在已建立好的三维坐标轴的Y轴相应位置放置缩比引雷塔，引雷塔的底部直接与试验场地的接地网相连，在引雷塔的顶部放置可控放电避雷针，避雷针的引下线与塔体相连，高压电极的头部避雷针的最近距离也为R，再在试验中改变引雷塔和输电线路的相对位置进行放电试验；

④试验中加压使得高压电极对模型杆塔的边相导线或者引雷塔放电，分别记录下两者的接闪次数N，M，并对输电线路遭受雷击的概率进行计算：

⑤将线路的雷击概率P值与国标规定的相对应电压等级线路雷击跳闸率S0进行比对，当P≤S0，引雷塔与输电线路之间的距离d即为保护范围。

本试验虑到实际雷击的放电过程和长间隙放电试验中下行先导的参数，基于此本申请设计的高压电极在最大程度上模拟了自然雷闪最后一击的过程，试验结果更有说服力。通过改变引雷塔和线路的位置关系重复进行间隙放电试验，得到在不同空气间隙距离R下，高压电极对线路和引雷塔的放电试验结果，对试验结果分析进而得到引雷塔对输电线路的有效保护范围，计算方法更为严谨。

本申请实施例提供了一种引雷塔保护范围测试平台，包括冲击电压发生器、高压电极、输电杆塔模型、引雷塔模型和避雷针模型；冲击电压发生器的输出端与高压电极的非放电端电连接；避雷针模型设置于引雷塔模型顶部；输电杆塔模型包括导线悬挂点和避雷线悬挂点；两个输电杆塔模型之间连接有导线和避雷线；引雷塔模型与两个输电杆塔模型的距离相等；高压电极与避雷针模型之间的距离等于高压电极与导线中点的距离。本申请实施例所提供的引雷塔保护范围测试平台能够实现引雷塔对临近输电线路的保护范围进行试验，通过实验所得的数据为引雷塔的选址和建设提供指导性意见，采用依据真实引雷塔和输电杆塔缩比得到的模型进行输电线路的实际模拟，所得的试验结果更加符合实际。另外，高压电极的放电位置与避雷针和导线中心两者的距离都相等，模拟在输电线路在所有遭受雷击情况下引雷塔对输电线路的最大保护范围值，在试验中采用此布置后计算方法更加严谨。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种引雷塔保护范围测试平台，其特征在于，包括冲击电压发生器、高压电极、输电杆塔模型、引雷塔模型和避雷针模型；

所述冲击电压发生器的输出端与所述高压电极的非放电端电连接；

所述避雷针模型设置于所述引雷塔模型顶部；

所述输电杆塔模型包括导线悬挂点和避雷线悬挂点；

两个所述输电杆塔模型之间连接有导线和避雷线；

所述引雷塔模型与两个所述输电杆塔模型的距离相等；

所述高压电极与所述避雷针模型之间的距离等于所述高压电极与所述导线中点的距离。

2.根据权利要求1所述的引雷塔保护范围测试平台，其特征在于，所述导线包括左右两根边相导线和位于中间的中相导线；

所述高压电极与所述避雷针模型之间的距离等于所述高压电极与靠近所述避雷针的所述边相导线中点的距离。

3.根据权利要求1所述的引雷塔保护范围测试平台，其特征在于，所述输电杆塔模型还包括绝缘子串，所述导线通过绝缘子串悬挂在所述导线悬挂点上。

4.根据权利要求1所述的引雷塔保护范围测试平台，其特征在于，所述冲击电压发生器具体包括等效电容、球隙、波尾电阻和波前电阻；

所述等效电容、所述球隙和所述波前电阻依次串联；

所述波尾电阻并在所述等效电容和所述球隙两端；

所述等效电容与所述波尾电阻的一端接地；

所述波前电阻与所述高压电极连接。

5.根据权利要求4所述的引雷塔保护范围测试平台，其特征在于，还包括电容分压器，所述电容分压器连接于所述冲击电压发生器和所述高压电极之间。

6.根据权利要求5所述的引雷塔保护范围测试平台，其特征在于，所述电容分压器包括杂散电容和分压器电容；

所述杂散电容与所述分压器电容并联；

所述杂散电容的一端与所述波前电阻连接，另一端接地；

所述分压器电容的一端与所述高压电极连接，另一端接地。

7.根据权利要求6所述的引雷塔保护范围测试平台，其特征在于，所述电容分压器还包括电压测量装置，所述分压器电容具体包括第一分压器电容和第二分压器电容；

所述第一分压器电容和所述第二分压器电容串联；

所述电压测量装置连接于所述第一分压器电容和所述第二分压器电容之间。

8.根据权利要求1所述的引雷塔保护范围测试平台，其特征在于，输电杆塔模型、引雷塔模型和避雷针模型均为k＝1:25比例进行缩比的模型。

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