CN201765890U - 一种架空输电线路并联间隙防雷保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种架空输电线路绝缘子并联间隙防雷保护装置，包括高压侧电极和低压侧电极；其中，高压侧电极包括具有两端双向开口结构的均压引弧环。应用于绝缘子悬垂串时，并联间隙装置电极为两端双向开口的均压引弧环形状，开口顺导线方向布置，对于耐张绝缘子串，并联间隙装置高压侧电极亦采用两端双向开口的均压引弧环，仅在绝缘子串低压侧向上的一侧安装一只球拍形招弧角。由此，可实现500kV架空输电线路瓷或玻璃绝缘子串和复合绝缘子的均压和防雷保护功能，达到有效防止工频续流电弧烧蚀绝缘子端部金具的目的。

Description

一种架空输电线路并联间隙防雷保护装置 

技术领域

本实用新型涉及输电线路防雷保护，更具体地，涉及一种架空输电线路并联间隙防雷保护装置。 

背景技术

雷击闪络后引起的工频续流电弧会损坏绝缘子及其金具，给线路运行维护带来了较大的困难，往往造成巨大的经济损失和不良的社会影响。 

架空输电线路现有防雷措施主要有：架设避雷线、减小避雷线保护角、降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘、采用不平衡绝缘技术、加装耦合地线、安装线路避雷器等。其核心思想是尽可能地提高线路的耐雷水平，减少雷击跳闸率，这些防雷措施可归纳为“堵塞型”防雷保护方式。随着电网架构的加强，继电保护和重合闸装置的普遍应用，可采用“疏导式”防雷保护作为“堵塞式”防雷措施的有力补充，以低投入解决输电线路的小概率雷击问题。在“疏导式”防雷思想指导下，提出对经常遭受雷击的输电线路绝缘子安装并联间隙防雷保护装置的方案。 

架空输电线路绝缘子并联间隙防雷保护装置结构简单、安装方便、价格低廉，可有效保护绝缘子免于电弧烧蚀，虽造成线路耐雷水平稍有降低，但可提高线路重合闸成功率。且在经济和技术条件允许条件下，通过增加线路绝缘子串长度，可增加并联间隙距离，从而达到不降低线路耐雷水平的目的。 

我国于本世纪初开始全面开展架空输电线路绝缘子并联间隙的研究，经过几年的努力，在35kV～220kV电压等级的架空输电线路并联间隙的研究和应用方面都取得了较大的成果。由于地理位置特殊的某些大跨越塔上应用并联间隙防雷，如南京大胜关220kV跨越塔和镇江市 220kV谏泰线跨越塔，谏泰线的跨江段跨越长江，主跨越长度1.3km，两侧跨江塔的高度为106m，遭受雷击的概率较大，且跨江段未安装避雷线保护。为防止线路绝缘子串遭受雷击时发生闪络，避免掉线，采取了锚塔安装避雷器、双回路运行、跨越塔加装并联间隙的保护措施。自上述防雷保护措施投运以后，在1985～1989年间，线路共发生雷击跳闸6次，并联间隙仅1次保护失效，有力验证了架空线路并联间隙保护装置的防雷效果。 

目前，500kV电网为我国输电网的主网架，500kV架空输电线路防雷是保障电力系统安全稳定运行的重要前提。针对我国500kV输电线路遭受雷击闪络后工频续流损坏绝缘子及其金具的实际情形，有必要研究并提出500kV架空输电线路并联间隙防雷保护装置。 

发明内容

本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种架空输电线路并联间隙防雷保护装置，安装于绝缘子串旁，实现绝缘子的均压和防雷保护功能，以达到有效防止工频续流电弧烧蚀绝缘子端部金具的目的。 

本实用新型的实施例提供一种架空输电线路并联间隙防雷保护装置，包括高压侧电极和低压侧电极；其中，高压侧电极包括具有两端双向开口结构的均压引弧环。 

根据本实用新型的并联间隙防雷保护装置的一个实施例，均压引弧环的开口结构的端部为球形。 

根据本实用新型的并联间隙防雷保护装置的一个实施例，低压侧电极包括具有两端双向开口结构的均压引弧环。 

根据本实用新型的并联间隙防雷保护装置的一个实施例，所述高压侧均压引弧环的几何尺寸为：X1＝710mm，Y1＝600mm，X2＝100mm，Y2＝60mm，H＝290mm；低压侧均压引弧环的几何尺寸为：X1＝708mm，Y1＝600mm，X2＝150mm，Y2＝100mm，H＝430mm； 

或者 

所述高压侧均压引弧环的几何尺寸为：X1＝500mm，Y1＝400mm， X2＝80mm，Y2＝60mm，H＝350mm；所述低压侧均压引弧环的几何尺寸为X1＝708mm，Y1＝600mm，X2＝150mm，Y2＝100mm，H＝430mm。 

根据本实用新型的并联间隙防雷保护装置的一个实施例，低压侧电极包括上招弧角。 

根据本实用新型的并联间隙防雷保护装置的一个实施例，上招弧角的端部为球拍形，上招弧角的球拍形端部的端部留有豁口。例如，上招弧角的几何尺寸为X1＝380mm，X2＝150mm，H＝430mm；和/或 

上招弧角的球拍形端部的直径为100～120mm，所述豁口为50～75mm。 

根据本实用新型的并联间隙防雷保护装置的一个实施例，高压侧电极和低压侧电极的截面不小于479.2mm²。 

根据本实用新型的并联间隙防雷保护装置的一个实施例，开口结构的球形端部直径为60-90mm，或者50-80mm。 

根据本实用新型的并联间隙防雷保护装置的一个实施例，高压侧电极具有管材结构，低压侧电极具有实心结构。 

本实用新型提供的架空输电线路并联间隙防雷保护装置，通过采用均压引弧环，不仅能改善绝缘子的电压分布，而且能有效保护绝缘子免受电弧灼烧，提高线路耐雷性能。 

附图说明

图1(a)示出了本实用新型实施例的瓷或玻璃绝缘子悬垂串并联间隙防雷保护装置高压侧电极均压引弧环的俯视图； 

图1(b)示出了本实用新型实施例的瓷或玻璃绝缘子悬垂串并联间隙防雷保护装置高压侧电极均压引弧环的侧视图； 

图2(a)示出了本实用新型实施例的瓷或玻璃绝缘子悬垂串并联间隙防雷保护装置低压侧电极均压引弧环的俯视图； 

图2(b)示出了本实用新型实施例的瓷或玻璃绝缘子悬垂串并联间隙防雷保护装置低压侧电极均压引弧环的侧视图； 

图3(a)示出了本实用新型实施例的瓷或玻璃耐张绝缘子串并联间隙防雷保护装置低压侧电极球拍形招弧角的侧视图； 

图3(b)示出了本实用新型实施例的瓷或玻璃耐张绝缘子串并联间隙防雷保护装置低压侧电极球拍形招弧角在A方向的侧视图； 

图4(a)示出了本实用新型实施例的复合绝缘子并联间隙防雷保护装置高压侧电极一种均压引弧环的俯视图； 

图4(b)示出了本实用新型实施例的复合绝缘子并联间隙防雷保护装置高压侧电极一种均压引弧环的侧视图； 

图5(a)示出了本实用新型实施例的复合绝缘子并联间隙防雷保护装置低压侧电极一种均压引弧环的俯视图； 

图5(b)示出了本实用新型实施例的复合绝缘子并联间隙防雷保护装置低压侧电极一种均压引弧环的侧视图； 

图6示出了本实用新型的瓷或玻璃绝缘子串安装并联间隙防雷保护装置前后的电场分布曲线比较； 

图7示出了本实用新型的复合绝缘子安装并联间隙防雷保护装置前后的电场分布曲线比较。 

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。 

目前，500kV输电线路的瓷或玻璃绝缘子串和复合绝缘子虽加装均压环，但其只是用于均匀绝缘子的电位分布，未涉及输电线路的防雷保护，且瓷或玻璃绝缘子悬垂串仅在高压侧装设均压环，雷击后仍造成工频续流电弧烧蚀绝缘子。 

架空输电线路绝缘子并联间隙电极的基本形式可分为两类：棒形和环形。前者为了改善端部的电场分布，防止棒端烧损过快，可在端部加装小球或设计成羊角状，后者可获得显著的均压作用和较好的保护性能。对于500kV电压等级以下的架空线路，采用并联间隙仅需考虑保护绝缘子和导线免受工频电弧灼烧；而500kV及以上电压等级架空线 路，采用并联间隙应先考虑其是否满足可见电晕和无线电干扰要求，能否改善绝缘子串电压分布，及其保护绝缘子免受工频电弧灼烧的作用。 

并联间隙防雷保护装置低压侧电极多采用针型，高压侧电极采用针型、椭圆型或U型。通过研究结果发现，在雷电放电电压(U50％值)与放电路径方面，电极形状不同的并联间隙无明显差别。在本实用新型中，绝缘子悬垂串的并联间隙高、低压侧电极以环形为基础进行设计；对于耐张串，因电弧运动方向的影响，高压侧电极为环形，但低压侧可以进行不对称设计，仅在绝缘子上方安装一只招弧角。 

图1、图2分别为500kV架空输电线路瓷或玻璃绝缘子悬垂串并联间隙防雷保护装置的高压侧和低压侧电极的图示。其中，图1(a)和图2(a)分别为并联间隙防雷保护装置的高压侧和低压侧电极的俯视图，图1(b)和图2(b)分别为并联间隙防雷保护装置的高压侧和低压侧电极的侧视图，提供了一种用于500kV架空输电线路瓷或玻璃绝缘子串防雷保护的并联间隙装置，外形为均压引弧环，均压引弧环具有两端双向开口结构。 

根据本实用新型的一个实施例，适用于单联和双联瓷或玻璃绝缘子悬垂串，每联为26片、28片或32片绝缘子，高压侧均压引弧环的几何尺寸为：引弧环第一方向(例如，沿导线方向)直径X1＝710mm，引弧环第二方向(例如，垂直导线安装方向)直径Y1＝600mm，引弧环安装底部水平方向半长X2＝100mm，开口端部距离Y2＝60mm，引弧环高度H＝290mm，低压侧均压引弧环的几何尺寸为：引弧环沿导线方向直径X1＝708mm，引弧环垂直导线方向直径Y1＝600mm，引弧环安装底部水平方向半长X2＝150mm，开口端部距离Y2＝100mm，引弧环高度H＝430mm。 

根据本实用新型的一个实施例，均压引弧环开口结构的开口端部为球形。优选的，该开口球形端部的直径为60～90mm。 

图1、图3分别为500kV架空输电线路瓷或玻璃耐张绝缘子串并联间隙防雷保护装置的高压侧和低压侧电极，图3(a)为并联间隙防雷保护装置的低压侧电极的侧视图，图3(b)为并联间隙防雷保护装置的低压侧 电极在A方向的侧视图，提供了一种用于500kV架空输电线路瓷或玻璃绝缘子串的并联间隙防雷保护装置，并联间隙高压侧电极为均压引弧环，低压侧电极为招弧角。优选的，在耐张绝缘子串向上的一侧安装一只球拍形招弧角。 

根据本实用新型的一个实施例，适用于单联和双联瓷或玻璃耐张绝缘子串，每联为26片、28片或32片绝缘子，招弧角外形的几何尺寸为：招弧角末端距绝缘子中心水平方向距离X1＝380mm，招弧角安装底部水平方向长度X2＝150mm，招弧角高度H＝430mm。 

根据本实用新型的一个实施例，上招弧角端部为球拍形，球拍的直径为100～120mm，端部留有50～75mm的豁口。 

根据本实用新型的一个实施例，对于瓷或玻璃绝缘子串，并联间隙需短接3片及以上，间隙距离见表1。 

绝缘子结构高度(mm)	26×155	28×155	32×155
				并联间隙距离(mm)	3565	3875	4495/4340/4185

表1瓷或玻璃绝缘子串的并联间隙距离 

图4和图5分别为500kV架空输电线路瓷或玻璃复合绝缘子并联间隙防雷保护装置的高压侧和低压侧电极，图4(a)和图5(a)为并联间隙防雷保护装置的高压侧和低压侧电极的俯视图，图4(b)和图5(b)为并联间隙防雷保护装置的高压侧和低压侧电极的侧视图，提供了一种用于500kV架空输电线路复合绝缘子防雷的并联间隙保护装置，并联间隙两电极为均压引弧环外形。 

根据本实用新型的一个实施例，适用于单联和双联复合绝缘子，绝缘子结构高度为4050～4960mm，高压侧均压引弧环的几何尺寸为：引弧环沿导线方向直径X1＝500mm，引弧环垂直导线方向直径Y1＝400mm，引弧环安装底部水平方向半长X2＝80mm，开口端部距离Y2＝60mm，引弧环高度H＝350mm，低压侧均压引弧环的几何尺寸为：引弧环沿导线方向直径X1＝708mm，引弧环垂直导线方向直径Y1＝600mm，引弧环安装底部水平方向半长X2＝150mm，开口端部距离Y2＝100mm，引弧环高度H＝430mm。 

根据本实用新型的一个实施例，均压引弧环为两端双向开口结构，开口端部为球形。优选的，球形的直径为50～80mm。 

根据本实用新型的一个实施例，应用于复合绝缘子时，并联间隙距离见表2。 

表2复合绝缘子的并联间隙距离 

根据本实用新型的一个实施例，均压引弧环的开口顺导线方向布置。优选的，并联间隙装置电极的截面不小于479.2mm2。优选的，并联间隙装置高压侧电极采用管材设计，具有管材结构，低压侧电极采用实心材料，具有实心结构。 

为进一步本实用新型的实施方式和应用效果，对本实用新型进行了电位分布计算、工频电弧试验和雷击跳闸率计算。 

瓷或玻璃绝缘子串安装并联间隙前后的电场分布计算结果见图6，图中的横坐标为绝缘子编号(沿高压侧向杆塔方向排列)，纵座标是每个绝缘子所承受的电压值。对于绝缘子本体上的电场分布靠近高压侧，绝缘子“带均压引弧环”的电位分布与绝缘子“不带均压装置”的电位分布相比，安装并联间隙后，绝缘子串的电位分布趋向均匀。图7为复合绝缘子安装并联间隙前后的电场分布计算结果比较，图中横坐标是伞裙编号(沿高压侧向杆塔处排列)，纵座标是单位伞裙单元承受的电压值。可见，在绝缘子两端安装均压引弧环，有效地改善绝缘子的电位分布，验证了并联间隙对复合绝缘子两端电压的均匀作用。 

工频大电流燃弧试验结果表明，电弧在电动力的作用下向电源外侧运动，尽管燃弧时间较短，电弧及时转移至并联间隙电极的端部球头上，在球头上持续燃烧，有效保护绝缘子免于电弧烧蚀。并联间隙防雷保护装置的均匀引弧环电极和球拍形招弧角都具有较优异的热稳定性能。 

在输电线路现有绝缘的基础上安装并联间隙后，由于缩短了绝缘距离，会使线路的雷击跳闸率有所增加，对500kV典型杆塔安装并联间隙前后线路的雷击跳闸率进行了比较计算，见表3。安装并联间隙后，线路雷击跳闸率较原雷击跳闸率增加了0.05～0.375，原雷电性能差的线路安装并联间隙后，雷击跳闸率增加幅度小，对线路运行的影响可接受。 

表3线路雷击跳闸率计算结果 

从以上的描述中，可以看出，本实用新型取得的技术效果包括： 

(1)采用均压引弧环，不仅能改善复合绝缘子较突出的电压分布，而且能有效保护绝缘子免受电弧灼烧，提高线路耐雷性能。 

(2)对于绝缘子悬垂串，金具更换较为方便，可更换原有的挂板，用并联间隙专用球头挂板和碗头挂板直接安装并联间隙的均压引弧环。 

(3)考虑到耐张绝缘子串在架空输电线路上的安装位置，在其低压侧仅安装一只球拍形招弧角，有效实现绝缘子的防雷保护，确保电网稳定性。 

尽管上面已经对本实用新型进行了具体说明，但本领域普通技术人员也可以修改上述中的某些具体结构或设想其它的等效过程来实现本实用新型。因此，本实用新型并不限于上述实施方式的具体过程。例如尽管说明书中只描述了电压等级500kV架空线路并联间隙保护的实现过程，当然，本实用新型也可以应用于别的电压等级的架空线路子，只要采用符合说明书范围内的方法，就可以达到类似的技术效果。 

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。 

Claims (10)

1.一种架空输电线路并联间隙防雷保护装置，其特征在于，包括高压侧电极和低压侧电极；

其中，所述高压侧电极包括具有两端双向开口结构的均压引弧环。

2.根据权利要求1所述的并联间隙防雷保护装置，其特征在于，所述开口结构的端部为球形。

3.根据权利要求1所述的并联间隙防雷保护装置，其特征在于，所述低压侧电极包括具有两端双向开口结构的均压引弧环。

4.根据权利要求3所述的并联间隙防雷保护装置，其特征在于，

所述高压侧均压引弧环的几何尺寸为：引弧环第一方向直径X1＝710mm，引弧环第二方向直径Y1＝600mm，引弧环安装底部水平方向半长X2＝100mm，开口端部距离Y2＝60mm，引弧环高度H＝290mm；低压侧均压引弧环的几何尺寸为：引弧环第一方向直径X1＝708mm，引弧环第二方向直径Y1＝600mm，引弧环安装底部水平方向半长X2＝150mm，开口端部距离Y2＝100mm，引弧环高度H＝430mm；

或者

所述高压侧均压引弧环的几何尺寸为：引弧环第一方向直径X1＝500mm，引弧环第二方向直径Y1＝400mm，引弧环安装底部水平方向半长X2＝80mm，开口端部距离Y2＝60mm，引弧环高度H＝350mm；所述低压侧均压引弧环的几何尺寸为引弧环第一方向直径X1＝708mm，引弧环第二方向直径Y1＝600mm，引弧环安装底部水平方向半长X2＝150mm，开口端部距离Y2＝100mm，引弧环高度H＝430mm。

5.根据权利要求1所述的并联间隙防雷保护装置，其特征在于，所述低压侧电极包括上招弧角。

6.根据权利要求5所述的并联间隙防雷保护装置，其特征在于，所述上招弧角的端部为球拍形，所述上招弧角的球拍形端部的端部留有豁口。 

7.根据权利要求6所述的并联间隙防雷保护装置，其特征在于，所述上招弧角的几何尺寸为招弧角末端距绝缘子中心水平方向距离X1＝380mm，招弧角安装底部水平方向长度X2＝150mm，招弧角高度H＝430mm；

和/或

所述上招弧角的球拍形端部的直径为100～120mm，所述豁口为50～75mm。

8.根据权利要求1所述的并联间隙防雷保护装置，其特征在于，所述高压侧电极和低压侧电极的截面不小于479.2mm²。

9.根据权利要求2所述的并联间隙防雷保护装置，其特征在于，所述开口结构的球形端部直径为60～90mm，或者50～80mm。

10.根据权利要求1所述的并联间隙防雷保护装置，其特征在于，所述高压侧电极具有管材结构，所述低压侧电极具有实心结构。 

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