考虑海拔因素超、特高压输电线路带电作业保护间隙作业方式

为给输电线路带电作业用保护间隙的选型及实际作业开展提供技术依据,采用绝缘配合法研究得到了500 kV、750 kV和1 000 kV输电线路在海拔高度1 000 m及以下时保护间隙取值分别为1.6、2.2、4.0 m。并指出若按照常规研究方法,保护间隙与作业间隙无绝缘配合值时,为满足带电作业安全要求,则需调整保护间隙的电极结构,重新进行保护间隙与作业间隙的操作冲击试验。计算结果表明：1 000 kV、500 kV线路带电作业保护间隙的保护范围分别为0-1.8 km、0-1.7 km,在实际作业中需在作业点相邻杆塔的工作相上安装保护间隙;由于线路型带空气间隙避雷器与保护间隙的空气间隙结构和放电特性相差较大,采用线路型带空气间隙避雷器代替保护间隙是不可行的。该研究成果可为保护间隙带电作业方式的作业开展提供技术支撑。

触发回路对主动型保护间隙保护性能的影响

为了进一步研究主动型触发回路对浪涌保护间隙(surge protection gap,SPG)保护特性的影响,针对主动触发回路中各元件所起的作用进行了实验研究。实验结果表明:触发回路中压敏电阻未动作前,主要是通过自身的静态电容与串联电容进行分压的;增加触发回路中的压敏电阻,SPG击穿电压的增加量为增加压敏电阻的动作电压;压敏电阻U1mA电压值越小,SPG的保护范围就越宽,但压比K值越小;随着气体放电管(gas discharge tube,GDT)击穿电压的增加,SPG的击穿电压增加,但是GDT的击穿电压越小,SPG的保护范围越宽,SPG响应时间受GDT的影响较大;随着电容容量的增加,SPG击穿电压增加,但保护范围基本不变。研究结果可为主动型过电压保护间隙触发回路性能的优化提供实验基础。

110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护方式

为克服传统保护方式的缺陷,提出了1种水流保护间隙和避雷器并联的110 kV变压器中性点新型保护方式。在系统发生非全相运行故障或者单相接地短路且失地时,水流保护间隙形成且立即被击穿(即水流保护间隙动作),从而保护变压器中性点绝缘和避雷器。在雷电过电压下,由避雷器动作泄放雷电流,水流不会喷出,不会形成水流间隙,间隙不会动作;在其他过电压下,水流不会喷出,间隙和避雷器均不动作。对已研制成功的整套水流保护间隙与避雷器并联新型控制系统进行大量试验,研究结果表明:水流保护间隙的工频放电电压和放电分散性都低于同等距离的空气间隙,当工频电压升高到快接近放电电压时,在高压电极头部会产生强烈的电火花。水流保护间隙和避雷器并联新型保护方式可以可靠工作,更有效保护变压器中性点绝缘。

绝缘子串并联保护间隙的爆轰气流灭弧方法

输电线路绝缘子串并联保护间隙受雷击闪络后无法主动快速地熄灭后续工频电弧,不能有效地阻止雷击跳闸。研究了一种主动式、快速地爆轰气流灭弧装置,装置安装于并联间隙电极之间,当雷击并联间隙形成工频电弧时,装置受到雷电流信号触发同步产生爆轰气流,能够以远小于继保装置的最快响应时间熄灭后续工频电弧,从而避免继保装置动作,有效地阻止雷击跳闸。建立了爆轰气流灭弧的数值模型,通过仿真分析得到近似理想状态下的爆轰气流灭弧时间为0.08 ms以内;灭弧实验证明爆轰气流在0.4 ms以内熄灭电弧,两者得到的灭弧时间均远小于继保装置的最快响应时间,其误差在可接受范围内,由此验证了爆轰气流灭弧的有效性和可靠性。

1000kV输电线路带电作业保护间隙的研究

为研究1000kV交流输电线路带电作业的保护间隙,确定了它的设计原则和电极结构,根据该保护间隙工频击穿、工频耐压、操作冲击放电试验的结果得出了不同海拔高度下1000kV输电线路带电作业保护间隙间隙距离的最大允许值;在11塔窗中模拟带电作业各实际工况,采用升降法对保护间隙与作业间隙的绝缘配合进行了操作冲击放电试验,验证了保护间隙对带电作业间隙的保护性能,并计算了1000kV带保护间隙带电作业的危险率。最后证明加装保护间隙不仅可提高作业的安全性,而且能有效地减小塔头尺寸。

煤矿35 kV线路防雷保护间隙的研究

为验证保护间隙对35kV线路的防雷保护效果,在ATP-EMPT电磁暂态分析软件环境下,以某矿区35kV架空线路为模型,模拟雷击入侵35kV变压器,对比加装保护间隙前后变压器高压侧过电压峰值,结果表明,35kV线路在遭受单相或三相雷击后,保护间隙能够大幅降低变压器高压侧的雷电侵入波峰值;分析了加装防雷保护间隙后35kV线路的耐雷水平与雷击跳闸率,结果表明线路耐雷水平降低,雷击跳闸率上升,但均符合DL/T 620—1997要求。应用结果表明,煤矿35kV线路安装防雷保护间隙后能够有效抑制雷电波入侵变电装置,但需配合自动重合闸装置,以提高线路防雷的可靠性。

空心阴极浪涌保护间隙放电特性的实验研究

为提高低压配电系统一级过电压防护间隙安全可靠性,设计了基于空心阴极效应的浪涌保护间隙（HC-SPG）;测量了在氮气条件下HCSPG的放电电压与工作气压的关系曲线;确定了电压保护水平≤4 kV的HCSPG的工作气压范围。研究表明：在氮气环境中对于间隙距离D和孔径φ均为3 mm时,HCSPG可工作在50-5×10^4Pa的气压范围。随着D的增大,HCSPG的电压保护水平略有下降;在D、φ均为3 mm和气压p=600 Pa的氮气环境中,HCSPG的直流电压（上升梯度〈1 kV/s）保护水平784 V,脉冲电压保护水平2.4 kV,对直流电压和1.2/50μs脉冲电压的响应时间ts分别为25.33和25.4 ns;通流容量经过10/350μs试验,单次电荷转移量Q达到48.26 C,比能量W/R达到2.14 MJ/Ω。研究结果证明了HCSPG应用于低压配电系统一级雷电防护的可行性。

带电作业保护间隙的放电特性研究

研究了带电作业用保护间隙的放电特性 ,通过保护间隙与作业间隙放电特性的配合试验 ,证明加装保护间隙可提高作业的安全性 。

500kV紧凑型线路带电作业用保护间隙

为减少线路走廊用地及增大输送容量,500kV紧凑型线路已在我国建成投运。由于塔头尺寸较小,使带电作业成为突出问题,需要研究新的带电作业方法。对500kV紧凑型线路加装保护间隙的带电作业方式进行研究,采用真型塔试验研究及计算分析相结合的方法,研究保护间隙的结构及尺寸、作业方式、保护作用、保护范围等。研究结果表明加装保护间隙应用于500kV紧凑型线路带电作业是可行和安全的,保护间隙可起到控制放电路径和限制过电压幅值的作用,使带电作业的危险率显著降低。另外,当带电作业间隙对塔头尺寸起控制作用时,采用加装保护间隙的作用方式,不仅可提高作业的安全性,而且可减少塔头尺寸及造价,具有很大的经济效益。

变压器中性点气水两相组合流体保护间隙工频放电特性数学解析

气水两相组合流体放电特性研究对于污水处理、高电压绝缘、水下声源等领域,以及在变压器中性点保护间隙方面,具有重要的意义。针对不同间隙总长度和不同喷水长度的气水间隙在实验室条件下进行工频放电试验,分析其放电特性的变化规律。研究表明:气水间隙比之相同长度的空气间隙易于击穿;当气水间隙总长度L固定时,气水间隙的放电特性曲线均呈现近似V型的特征;当间隙总长度L不同时,曲线最低点A所处的位置不同,随着L增大,点A向右上侧移动;3条V型曲线点A右侧部分近似直线,几乎重合;当L不同时,3条曲线点A左侧部分形态一致呈线性,且随着L增大而向右上侧移动;将气水间隙应用于电力系统变压器中性点保护,具有较可观的价值。基于试验结果分析,通过对试验数据进行数值拟合建立了气水间隙的数学解析式。根据该数学解析式,可以计算出气水间隙在不同间隙总长度和不同喷水长度下的击穿电压和最低击穿电压所处的位置,从而指导应用于变压器中性点保护间隙。

10kV配电线路防雷保护间隙的设计

10kV配电线路是电力系统中较靠近用户的一级,绝缘水平较低,且中低压架空线路一般无特别的防雷措施。在研究10kV绝缘导线的断线机理基础上,利用ANSYS软件仿真分析防雷保护间隙与绝缘子配合时遭雷击过电压放电过程及电压等级分布,确定了防雷保护间隙的大小。所设计的防雷保护间隙在非雷击状态不承载电压,雷击时先于绝缘子可靠放电,保护了绝缘子不受烧伤和击穿,保证了线路在雷电过电压下的安全运行。

110 kV变压器中性点保护间隙的选择

对变电站中110 kV变压器中性点上的过电压进行了分析。从变压器中性点及线端设备在内的全方位考虑,提出单独采用棒间隙作为110 kV分级绝缘变压器中性点的过电压保护是有效的措施。归纳出了棒间隙的选择原则,并对绝缘等级为44 kV和60 kV的变压器中性点棒间隙进行了实例计算。

500kV线路带电作业保护间隙的研究

对用于500kV输电线路带电作业的保护间隙进行了研究。通过保护间隙与工作间隙放电特性的配合试验,证明加装保护间隙不仅可提高带电作业的安全性,而且能有效地减小塔头尺寸。

吉林省电网220kV变压器中性点保护间隙的选择

分析、计算了220 kV系统中变压器中性点不接地时的过电压,根据国家电网公司和有关规程对变压器中性点保护的规定,提出了吉林省电网220 kV变压器中性点不接地采用单独290 mm间隙保护方式,使有效接地系统发生单相接地暂态过电压时保护不动作,保护变压器中性点在雷电冲击时绝缘不受损害。

配电网保护间隙动作过程的matlab仿真研究

以电力系统配电网保护间隙的防雷过电压保护动作为研究对象,通过阐述基本的保护间隙动作原理,讨论了雷电过电压发生时保护间隙存在的问题。利用matlab中的simulink程序搭建仿真电路,建立了配电网落雷后保护间隙动作仿真模型,并对仿真结果进行分析。

主动型过电压保护间隙场击穿触发回路的暂态特性研究

针对主动型过电压保护间隙(SPG)研究中仅从触发回路的结构及材料角度难以分析其性能差异的机理,通过建立组合波注入下触发回路的等效模型,获得了触发回路输出电压的暂态解析式。基于触发回路的电压动作过程、触发电流与主间隙电流的数值关系、发生时序的理论分析及实验验证,得出了触发回路响应时间及保护间隙击穿电压的变化规律。研究发现:触发回路中耦合气体放电管动作滞后于压敏电阻,其动作时刻主间隙两端电压约为压敏电阻阈值电压U1mA与耦合气体放电管动作电压UGM之和;触发电流I1在时间上先于主间隙电流I2出现,但在数值上I1远小于I2;触发回路中耦合气体放电管及触发间隙的响应时间t1、t2随冲击电压峰值Um的增大而减小,与之对应的主动型SPG的响应时间t3及压比K远小于被动型SPG约2.224μs的响应时间及2.42的压比。该结果可为主动型过电压保护间隙触发特性的研究及优化提供理论与实验基础。

关于变压器中性点保护间隙的讨论

1 前言 我国电网运行的电力变压器，中性点接地方式基本上可分为3种情况：①66kV及以下系统中运行的电力变压器，中性点不直接接地；②330kV及以上系统中运行的电力变压器，中性点基本上为直接接地：③110kV及220kV系统中运行的电力变压器，一部分为直接接地，另一部分为了减少电网单相接地电流，采用不直接接地运行方式。对于采用不直接接地方式运行的110kV和220kV分级绝缘变压器，运行中中性点过电压保护问题将值得关注。这一问题已经有较为成熟的理论和经验。

过电压保护间隙主动场击穿触发回路的研究

为提高过电压保护间隙SPG的保护水平以及与后级过电压保护器件之间的能量配合,设计了基于场致触发的主动型过电压保护间隙,建立了过电压保护间隙的主动触发回路的电路模型,得到了回路元件参数的数学表达式,优选了触发回路的元件参数并进行了过电压保护间隙性能的实验验证。实验结果表明主动场击穿触发回路有效提高了过电压保护间隙的保护水平:当放电间隙间距d在0.55-2.1mm的范围内,主动型过电压保护间隙的冲击击穿电压Upulse与直流击穿电压UDC的压比K减小至被动型过电压保护间隙压比的50%左右;在放电间隙间距d=0.95mm的条件下,随着冲击电压峰值Um从3.6kV升高至6.5kV,Upulse由3.36kV上升至4.55kV,明显低于被动型保护间隙6.41kV的冲击击穿电压值。研究结果为主动型过电压保护间隙性能的提升、不同特性的过电压防护间隙的精确配合、过电压防护的机理及其应用技术的研究提供了理论与实验基础。

基于MHD的改进型保护间隙快速熄弧仿真

保护间隙用于防雷保护,虽然结构简单,但其空气间隙往往无法快速将电弧熄灭,进而导致线路的跳闸率升高。针对此问题,提出了在保护间隙旁加装一个拉弧线圈的方法,通过改变间隙的磁场分布,使得电弧所受的电磁力增加,电弧半径变小,从而加快电弧的熄灭。基于COMSOL仿真平台,根据磁流体力学(MHD)理论建立了间隙电弧放电仿真模型。仿真结果表明,改进型保护间隙的电弧偏移量远大于传统保护间隙,电弧最小半径为传统保护间隙的47%。现场实验证明,改进型保护间隙的电弧均能够在5 ms内被熄灭,远小于传统保护间隙熄弧时间,最大只有传统保护间隙熄弧时间的14.1%。

自能式空气炮保护间隙快速熄弧装置

保护间隙结构简单,但其空气间隙无法快速熄弧,使得线路的跳闸率上升。针对此问题,提出了在保护间隙旁加装一个空气炮的方法,通过喷射出高速气流,带走电弧的热量并拉细电弧,从而加快电弧的熄灭。该空气炮能在灭弧后自动充气,为下一次动作做准备。基于磁流体力学(magnetohydrodynamics,MHD)理论,利用COMSOL软件建立了该新型保护间隙模型以及电弧的仿真模型。经仿真计算,加装自能式空气炮的保护间隙能将电弧拉细到原来粗细程度的25%,更易熄灭。由于气流带走热量,使电弧的弧心温度仅为传统保护间隙的1/3,也使电弧更易熄灭。现场实验证明,加装自能式空气炮的保护间隙的电弧均能够在13.3 ms内被熄灭,远小于传统保护间隙熄弧时间,熄弧时间最多只有传统保护间隙的31.8%。