基于抑制建弧率的新型喷射气流灭弧防雷间隙机理研究

为了大幅度降低线路雷击跳闸率,研究了一种基于抑制建弧率的新型喷射气流灭弧防雷间隙。这种方法将雷击放电路径优先转移至并联间隙,利用雷击电流同步触发高速喷射气流以快速熄灭后续工频电弧,实现＂闪络不建弧＂的理想效果。建立了喷射气流耦合暂态电弧模型,得出了电弧熄灭判据。通过引入相关参数建立了喷射气流条件下线路建弧率计算模型。进行了灭弧实验及抑制建弧效果实验统计,最后分析了其实际运行效果。结果表明,喷射气流可在3～4 ms内完全熄灭电弧,当喷射气流速度达到500 m/s以上时,绝缘建弧率能够减小到1.5%以内,达到了近似理想的抑制建弧效果。在实际运行中,该防雷间隙能够大幅度降低35 kV线路的雷击跳闸率90%左右,以此验证了该方法的有效性及实用性。

冲击电弧自截断机理及对建弧率影响

为了解决架空输电线路雷电防护的问题,研究了一种冲击电弧自截断的防雷保护方法。这种方法是通过绝缘配合将雷电流引入到防雷保护间隙中发生冲击闪络,利用雷电流产生的感应电流同步触发冲击气流发生器产生高速纵吹气流熄灭电弧,实现冲击电弧自截断。从电弧能量平衡的角度分析了冲击电弧自截断原理。进行了实验室模拟雷击的试验对灭弧的可靠性进行了验证,试验结果表面冲击电弧自截断的防雷保护装置能够快速有效熄灭电弧,灭弧时间为3.8ms,大幅降低了建弧率,使得冲击闪络几乎无法转化为稳定的工频电弧。

基于强气吹扰动下的建弧率计算模型研究

对强气吹扰动下纵吹半封闭式灭弧室内的灭弧特性,以及强气吹灭弧防雷间隙的建弧率计算模型进行了研究。通过对强气吹扰动下灭弧原理和结构分析,多次模拟了雷击过程,对强气吹扰动灭弧器试品进行冲击电流试验与工频灭弧试验,得出强气吹灭弧防雷装置的响应时间、气吹速度、扰动作用时间及灭弧特性;通过多次重复性试验,测量电弧电流为10 A、50 A和100 A时的扰动作用时间,记录各个扰动作用时间对应的灭弧情况数据,通过OriginPro软件对数据进行拟合,建立了强气吹扰动下的建弧率模型,并提出建弧率和雷击跳闸率的新算法。本文提出的新建弧率和雷击跳闸率算法的计算结果比原来规程法的结果小很多,与实际运行的结果更吻合,为强气吹灭弧防雷装置在实际工程应用中提供有利的理论依据。

基于蒙特卡洛方法的配电网线路雷击跳闸率计算

雷击是造成配电网线路跳闸的主要因素,现提出基于蒙特卡洛方法来计算雷击跳闸率。通过模拟线路遭受雷击并判断随机变量的值是否满足线路跳闸的条件,对模拟结果进行统计,并通过屏蔽因子进行修正得到雷击跳闸率。同时结合某地区的雷电流幅值概率分布拟合曲线,计算该地区配电网线路的雷击跳闸率,并与IEEE和国标推荐法计算出的雷击跳闸率进行了比较,得出基于蒙特卡洛方法的拟合曲线计算出的雷击跳闸率更接近实际进行统计值,表明所提出的方法相比IEEE和国标推荐法具有较高的准确性。

喷射气流灭弧条件下输电线路雷击跳闸率计算方法

喷射气流灭弧防雷间隙是一种以抑制绝缘建弧为目标的主动灭弧防雷方式。为了计算喷射气流灭弧条件下输电线路的雷击跳闸率,首先通过实验统计及概率分析确定了喷射气流灭弧条件下近似理想的建弧系数(约为0.02)以及建弧率计算式,然后基于规程法建立了相应的雷击跳闸率计算模型,最后选取了典型35 k V线路进行算例验证。理论计算表明线路在平原和山区的年平均雷击跳闸率能够分别下降到0.380 8次/(100km?a)和0.384 2次/(100km?a),下降比例分别为95.53%和96.06%。在实际运行中上述两者能够分别下降到0.530 3次/(100km?a)和0.564 1次/(100km?a),下降比例分别为93.78%和94.21%。以上两方面的分析结果基本一致,初步验证了理论计算方法的有效性以及喷射气流灭弧防雷间隙的运行效果。

新型约束空间灭弧防雷间隙研究

喷射气体灭弧防雷间隙能在绝缘子发生雷击闪络造成单相接地故障时快速输导雷电流入地,同时启动高速气流灭弧装置,熄灭故障点工频续流,抑制间歇性电弧产生和过电压。通过雷电冲击试验、工频电弧试验,证明约束空间灭弧间隙能迅速地将工频电弧熄灭,避免工频电弧灼烧绝缘子以及线路断线的风险。新型灭弧防雷间隙具有动作时间短,喷射气流压强高,速度快,间隙间介质强度恢复迅速等特点,能够强效抑制工频电弧,大幅降低线路雷击跳闸率。

6/10 kV配电线路防雷分析及应用

针对河南油田6/10 kV配电线路雷击跳闸情况,进行雷击过电压分析,得出雷击跳闸的主要原因为建弧率过高。由6/10 kV配电线路不同绝缘子配置方案下的雷击过电压的仿真计算结果可知,采用“一针两棒”绝缘子优化方案可使建弧率大幅降低,方案效果显著。

基于气吹灭弧的输电线路防雷保护间隙的研究

传统输电线路防雷措施以抑制绝缘闪络为目的,由于受雷击强度、雷击类型、土壤电阻率、线路类型等多种不可控因素的限制,其防雷效果较差,性价比较低。基于气吹灭弧的新型输电线路防雷间隙,以抑制绝缘建弧率为根本目的,放弃抑制绝缘闪络,能够利用雷电流触发形成高速气流并在极短时间内熄灭工频续流电弧,从而大大降低雷击跳闸率。文章建立了气吹灭弧的数学模型,并进行了仿真分析和实验验证,以此验证了气吹灭弧防雷间隙的有效性。

弧光接地过电压及其抑制技术措施的分析

本文系统阐述了弧光接地过电压产生的原因、特征、危害及其抑制技术措施。通过具体分析比较消弧线圈、消弧装置的基本工作原理和各种弧光接地过电压抑制方法的利弊,结合消弧装置在矿山供配电系统中的应用实例,提出采用消弧线圈自动动态补偿与消弧装置及小电流接地系统选线相结合的技术措施是一种比较全面可行的弧光接地过电压抑制解决方案,值得今后进一步研究完善和推广应用。

110kV双回线路管型复合材料杆避雷线架设与接地方案研究

我国学者尝试在雷电活动强烈、污秽严重地区的110 k V架空线路应用复合材料绝缘杆,以提高相对地空气间隙距离和爬电距离。然而绝缘水平的提高,复合材料杆还是否需要架设避雷线以及避雷线接地引下线,是防雷面临的关键技术问题之一。针对典型110 k V复合材料杆,对比研究未架设避雷线的复合材料杆与架设避雷线的同电压等级、相同导线高度铁塔线路的雷电性能,考虑2种杆塔线路引雷能力、雷电冲击绝缘强度以及建弧率等因素的差异,发现:2种杆塔线路引雷能力间的差异可以忽略;未架设避雷线的复合材料杆雷电冲击绝缘强度是铁塔的3.5倍,建弧率为铁塔的53%,但是反击耐雷水平仅为24.5 k A,雷击跳闸率高达1.13次/(100 km?a),均明显劣于铁塔。据此,推荐110 k V复合材料杆架设避雷线。然后,对比估算避雷线不同接地方案下雷电性能的差异发现:避雷线若不经引下线接地,则复合材料杆雷电性能明显劣于铁塔,但若经引下线逐杆接地,则雷电性能显著优于铁塔。因此,提出避雷线应逐杆接地。综上所述,110 k V复合材料杆线路防雷接地方案应当采用架设避雷线,且通过金属引下线逐杆接地的设计。

10kV雷击绝缘导线的理论分析与计算

针对10 kV架空绝缘导线雷击断线的问题,首先探讨了绝缘导线遭雷击断线的机理,并结合鄂尔多斯市东胜区气候条件、雷电活动的特点及经济能力,对10 kV架空绝缘导线的建弧率,雷击跳闸率,导体熔断时间进行了计算。其中,每100 km线路每年遭受高达7.91次雷击,建弧率31.17%,雷击跳闸率高达1.259次/100 km,导体熔断时间短至2.025 s,因而必须对10 kV绝缘导线线路采取防范措施以防止和限制雷击断线事故的发生,经过综合比较,推荐采用穿刺型绝缘金具进行绝缘防护。

河南油田35 kV配电线路防雷研究及应用

针对河南油田35 kV配电线路雷击跳闸情况进行雷击过电压的分析、研究,认为雷击跳闸的主要原因为感应雷过电压。由35 kV配电线路全线架设避雷线及线路分散安装避雷器的雷击过电压仿真计算结果可知,采取在线路分散安装避雷器的措施可有效降低感应雷跳闸率,实施后效果显著。

增加绝缘子片对提高输电线路防雷性能的探讨

为了能够有效地提升输电线路的防雷性能,在合成绝缘子下方增加玻璃绝缘子,让冲击耐压提升,降低建弧率,能够有效地降低高架线路雷击跳闸的发生几率。对于220kV的输电线路应用该方法具有良好的防雷效果。从理论上进行分析,玻璃绝缘子是经济、可行的,其能够大幅度地提升输电线路防雷性能。

提高110kV供电线路耐雷水平的改造

对某化工企业4条110kV供电线路的绝缘子进行改造,并以此作基础对提高线路耐雷水平和降低跳闸率提出了可行的解决方案,经过几年来的实践证明该方案是可行的。

不对称绝缘在河南油田6/10kV线路防雷中的应用

分析了35kV及以下配电线路雷击跳闸的机理,其雷击跳闸率高的主要原因是由于雷击后相间不能熄弧、建弧率过高。进行了不同类型绝缘子配置的雷击仿真试验,采用"一针两棒"不对称绝缘的配置建弧率最低,现场应用防雷效果良好。

增加绝缘子片对提高输电线路防雷性能的影响

为实现对架空输电线路防雷效果的有效提升,可在合成绝缘子下新增加适当的绝缘子,从而起到降低建弧率以及加强冲击耐压的效果,可大幅度减小输电线路遭受雷击影响的可能性。本文就对输电线路防雷理论参数展开了相应的计算分析,主要就包括了对建弧率、避雷率、跳闸率三种参数的计算,经实践防雷改造检验表明,防雷效果良好,可实现对输电线路防雷效果的大幅度提升。

增加绝缘子片对提高输电线路防雷性能的探讨

为了提高架空输电线路的防雷性能,在合成绝缘子下面增加一到两片玻璃绝缘子,建弧率减小而冲击耐压得以提高,降低了线路的雷击跳闸率。该方法在220kV输电线路上进行防雷改造,效果良好。理论分析和实际运行表明,增加一到两片玻璃绝缘子是经济可行的,能较大地提高输电线路的防雷性能。

10kV架空绝缘导线防雷击断线措施研究

架空绝缘导线在配电网中应用广泛且已成为主流。但在其实际运行中,雷击绝缘导线后断线概率较高,因此,探究行之有效的绝缘线防雷措施对促进配电网的健康发展具有非常重要的意义。通过对所在单位2010—2013年10k V配电网线路雷击跳闸次数进行统计分析,印证了采用绝缘子改造、变电站改用中性点经消弧线圈接地运行方式以及在绝缘导线上加装防雷金具三种方式对架空绝缘导线防雷的有效性,所提措施具有有效的推广实用价值。

爆炸强气流灭弧防雷间隙研究

为了解决架空输电线路的雷击问题,研制了一种对建弧率有强烈抑制效果的爆炸强气流灭弧防雷间隙装置,使雷电流通过闪络路径流入大地,同时喷射出大量高压、高速电负性气体迅速熄灭工频续流电弧。建立了爆炸强气流耦合工频电弧的数学模型,运用有限元分析软件AUTODYN分别对爆炸气流场和耦合气流场进行仿真。进行了爆炸强气流截断工频续流电弧试验,并借助摄像机和示波器模拟记录输电线路雷击时灭弧防雷间隙中工频续流电弧的发展变化情况。试验结果表明,爆炸强气流灭弧防雷间隙能在0.4 ms内完全熄灭电弧并抑制重燃。

35kV及以下中性点不接地系统架空线路的雷击跳闸率计算新方法

目前的雷击跳闸率计算方法中均认为单相短路即引起线路跳闸,而在中性点非直接接地的架空线路中,只有双相或三相短路后才会跳闸。为此提出了一种全新的中性点不接地系统架空线路雷击跳闸率计算方法,包括新的中性点不接地系统架空线路雷击跳闸率计算方法,包括直击雷跳闸率和感应雷跳闸率。本方法重点考虑了先闪络相导线对未闪络相导线的耦合作用,并在耐雷水平、建弧率和感应过电压的计算上采用新的计算公式。分别按照传统规程法、ATP建模仿真法和本方法,计算了典型10 k V配电线路的雷击跳闸率,并与线路实际运行中的雷击跳闸率统计值进行了比较,证明了新方法具有更高的准确性。