500kV带串联间隙复合绝缘避雷器结构性能参数的选择特点.docVIP

１　引言 随着电力工业的迅速发展，输电线路覆盖面不断扩大，超高压输电线路的延伸，因雷击输电线路而引起的跳闸事故日益增多，据国内外输电线路故障在近十几年来的分类统计表明，由于雷击引起的输电线路的跳闸次数占输电线路总故障跳闸次数的５０％～７０％，尤其是在多雷、土壤电阻率高，地形复杂地区的输电线路雷击事故率更高，这将给社会带来巨大的经济损失。为了减少输电线路雷击跳闸事故，提高输电线路供电的可靠性，一般采用的是减少避雷线屏蔽角，增加绝缘子绝缘长度、多重屏蔽、双回路差接绝缘和降低杆塔接地电阻等技术措施，这些措施中唯有降低杆塔接地电阻值是最为灵活，较为经济，容易实施，效果明显的一种手段，但对经过山区和长距离的输电线路，难免会遇到土壤电阻率高的地段，故使降低杆塔接地电阻值较为困难，所以对这些杆塔采用带串联间隙复合绝缘避雷器（ＳＧＭＯＡ）是防止雷害，提高线路耐雷水平的最有效方式。目前，变电站所采用瓷套避雷器因其重量、防爆、热稳定、受潮、破碎及防污性能等问题，很难在线路杆塔上安装使用，为此，保定电力修造厂与清华大学、华北电力集团公司超高压局共同研制出重量轻、体积小、防污性能好、热稳定优越、不易受潮、运输安装维护方便的ＳＧＭＯＡ，产品经国家电力集团公司电力设备及仪表检验测试中心的全面型式试验，各种性能指标均达到设计要求，产品通过专家评审，已挂网运行。 ２　串联间隙复合绝缘避雷器防止雷害的性能特点 众所周知，电力系统各种电压等级输配网中，每条线路的升、降压站的出、入口都装设避雷器，这些避雷器主要使线路雷电在导线感应波及变电站电器绝缘设备的过电压限制在一定范围内，从而使避雷器达到防雷效果。但随着输电线路电压等级的提高，雷击高杆塔概率相应增多，当雷击接地电阻值高的杆塔顶部时，杆塔顶部出现瞬间电位与导线雷感应电位叠加工频电压幅值之差，大于杆塔顶部悬挂绝缘子的５０％雷电冲击闪络电压数值时，绝缘子发生闪络造成固定绝缘子导线与杆塔之间短路。由此将引起升压站开关跳闸，输电线路出现停电事故。如果在该杆塔顶部与绝缘子并联装设ＳＧＭＯＡ，当雷击杆塔顶部时，杆塔顶部出现电位与导线雷感应电位叠加工频电压幅值之差上升到ＳＧＭＯＡ动作电压时，ＳＧＭＯＡ动作而限制瞬间电位差继续上升，避免绝缘子闪络，从而达到防止输电线路雷击跳闸事故。 ３　串联间隙复合绝缘避雷器的技术参数确定 目前，在本世纪内电力系统普遍安装使用防雷和限制操作过电压的保护设备，绝大多数都是选用无间隙避雷器，这种结构的避雷器，在国内外通过几十年来反复研制和多年来的运行考验，是电力系统较为成熟防止各种过电压保护设备，它的性能参数及技术要求都以标准形式加以确定执行，但对超高压输电线路杆塔顶部安装使用的ＳＧＭＯＡ，虽然在国外已有十几年研究历史，也见过一些试验技术数据的报道，但至今没有统一技术条件，为此，在研制ＳＧＭＯＡ必须首先对其技术参数加以分析确定。３．１　串联间隙复合绝缘避雷器本体的荷电率选择?? 荷电率是ＳＧＭＯＡ最重要技术参数，在选择过程中要慎重考虑，对于中性点接地超高压系统所采用无间隙避雷器来说，考虑到产品运行可靠性、运行寿命、热稳定以及电位分布等众多因素，一般荷电率都是控制在０．８以下，而现在研制的ＳＧＭＯＡ，因有串联间隙隔离作用，所以尽量改善ＳＧＭＯＡ本体的保护特性，考虑到只有在雷击动作后，串联间隙尚未熄弧时，系统的运行电压才作用在ＳＧＭＯＡ本体上，而且作用时间极为短暂，通常不超过１～２工频周期，由此可以把ＳＧＭＯＡ荷电率选择高一些，参照国外ＳＧ－ＭＯＡ常采用的荷电率，所研制５００ｋＶＳＧ－ＭＯＡ的荷电率初步确定为０．９左右。３．２　串联间隙复合绝缘??? 避雷器本体所采用阀片直径的选用避雷器的功能部件是阀片，阀片直径的大小直接关系到雷电流通过ＳＧＭＯＡ时阀片的通流能力。阀片的通流能力包括流经阀片雷电流幅值及阀片吸收雷电能量两种参数，对于输电线路杆塔安装ＳＧＭＯＡ所采用阀片直径选取，应按较高接地电阻值进行选取，有关雷击杆塔出现的雷电流幅值，虽然国外近４千次实测及过电压保护规程的建议，超过１００ｋＡ雷电流幅值是极为少见的［１］，但由于ＳＧＭＯＡ功能部件阀片的重要性及留有裕度，雷击杆塔出现雷电流幅值应取３００ｋＡ，至于杆塔接地电阻值应按实际线路杆塔出现最高值７０Ω来考虑，以此利用ＥＭＴＰ暂态计算程序，通过对ＳＧＭＯＡ本体流经的雷电流和吸收雷电能量进行模拟计算，其流经阀片电流幅值不超过２６ｋＡ，阀片吸收能量为０．６６ｋＪ／ｋＶ［２］，如采用Ｄ７饼状ＺｎＯ阀片按标准规定，可以耐受工频２次６５ｋＡ冲击大电流试验，阀片的雷电吸收能量及极限吸收能量分别为３ｋＪ／ｋＶ和９．２ｋＪ／ｋＶ，其泄放雷电流和吸收雷电能量不但满足ＳＧＭＯＡ本体最大工况要求，而且还有一定安全裕度，何况ＳＧＭＯＡ本体实际是选择比Ｄ７直径更大的阀