架空输电线路并联间隙防雷装置电弧磁场力计算研究

在架空输电线路上安装并联间隙防雷装置,能够在线路遭遇雷击或绝缘子串工频闪络时有效地保护绝缘子串免受工频电弧的灼烧。在并联间隙或绝缘子表面上产生的工频电弧处在由流过架空线路、并联间隙装置和杆塔的电流以及电弧本身电流产生的综合磁场中,受到磁场力的作用而运动。该磁场力决定着电弧的运动方向和速度,从而决定着绝缘子是否能够避免受到电弧的灼烧而得到有效的保护。针对高压输电线路的实际情况,结合新颖实用的电弧模型,开发了计算电弧所受磁场力的实用方法和程序,并以110kV架空输电线路并联间隙防雷装置为例进行计算和分析,结果和试验现象比较吻合。文中工作为进一步优化设计并联间隙防雷装置打下了基础。

110kV复合绝缘子棒形并联间隙工频电弧疏导过程的试验研究

绝缘子串加装并联间隙装置后,可以疏导工频续流从而保护绝缘子。并联间隙的导弧性能对于绝缘子串的保护至关重要,因而深入了解电弧在间隙电极上的疏导过程及电弧运动特性非常必要。基于此,该文开展了短路电流大小为500A和15.75kA的燃弧试验研究。试验中使用高速摄像仪记录下了电弧运动过程,通过观察试验拍摄的图片分析了电弧的运动特性。利用之前研究建立的长间隙交流电弧模型,仿真计算了与试验电流大小相同的电弧运动过程。通过对比仿真结果和试验结果可知,对于弧根的运动情况,二者基本一致。虽然在弧柱的运动形态上稍有差异,但弧柱的运动滞后于弧根的情况是一致的。因此,电弧运动仿真模型的精确性较高,可用于分析并联间隙装置的导弧效果。

基于热浮力–磁场力结合的并联间隙电弧运动模型

采用链式电弧模型,分析并联间隙装置之间产生的电弧所受到的磁场力、空气阻力和热浮力,获得了电弧运动速度控制方程,建立考虑热浮力作用的架空线路并联间隙电弧运动模型,并以110 kV架空输电线路并联间隙电弧进行仿真计算,与实验结果相比较。结果表明:所建电弧运动模型能有效计及热浮力对电弧运动的影响,电弧运动计算时间和实测时间基本相符;仿真发现,由于热浮力使电弧竖直向上运动,在间隙上电极会偶尔发生上弧根和电极短路而引起弧根跳跃,这能合理解释试验过程中观察到的弧根不规则跳跃现象。另外,还分析了电流大小、电极形式对电弧运动过程的影响,仿真表明:电弧运动到电极末端的时间随着电流的增大呈指数衰减;流畅的结构设计有利于电弧的疏导和转移。

沿海地区110kV同塔双回或多回架空输电线路并联间隙防雷技术研究与应用

分析江门沿海地区地区雷电活动情况,提出使用差绝缘并联间隙装置安装要求,设计出可调节距离差绝缘并联间隙装置,根据杆塔实际耐雷水平及塔窗间隙裕度进行安装差绝缘并联间隙装置。在110kV同塔双回或多回架空输电线路上进行合理安装并联间隙装置,取得了较好防雷效果,以分享其他同行单位学习应用。

高速铁路接触网悬式复合绝缘子防雷应用特性实验研究

为了促进我国高速铁路复合绝缘子的科学使用,进一步提高接触网运行可靠性,针对接触网用棒形悬式复合绝缘子的防雷应用特性开展研究。采用实验模拟的方法研究了工频电弧烧损绝缘子、影响绝缘子短期机械性能的程度,论证得出工频电弧会降低绝缘子长期机械性能,提出了应对措施并验证了措施的保护有效性。研究结果表明:雷击诱发的接触网短路电流电弧会明显烧损棒形悬式复合绝缘子两端部部件,破坏芯棒对外界密封性,虽然不会影响绝缘子短期机械性能,但长期运行后会导致绝缘子发生芯棒脆断和金具锈蚀抽芯故障。对于可能遭受雷击的路段,安装专用线路避雷器或者并联间隙装置实施保护,可避免此类运行安全风险。该结论对电力系统110kV及以下电压等级悬式复合绝缘子同样适用。