输电线路绝缘子并联间隙防雷保护研究

摘要

电力系统由于雷击输电线路引起的故障已成为困扰安全供电的一个普遍难题。目前我国所采用的架空线路防雷保护措施主要是尽可能地提高线路的耐雷水平，减少雷击跳闸率。如今，电网网架结构越来越强，这些传统的防雷保护方式已显得保守和片面。因此，本论文研究一种经济实用的、新型的并联间隙装置用于线路防雷保护具有重要的学术价值和科学意义。
　　以设计优良保护性能的并联间隙装置为目标，本论文通过开展绝缘子串及并联间隙装置雷电冲击伏秒特性试验，确定并联间隙与220kV复合绝缘子长度的比值，实现绝缘子与并联间隙良好的绝缘配合。试验表明：没有加装均压装置的复合绝缘子以及棒形并联间隙的伏秒特性曲线均极为陡峭；当间隙间距为1800~1700mm，短接绝缘子干弧距离的11.94％~16.83%时，并联间隙装置伏秒特性曲线位于复合绝缘子伏秒特性曲线下方，能有效保护复合绝缘子免受电弧烧伤，但随着雷电压幅值的提高，保护裕度越来越小。
　　基于链式电弧模型，本论文建立了热浮力-磁场力结合的并联间隙短路电弧运动模型，以110kV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，并分析电弧运动特性，研究电流大小、电极形式对电弧运动过程的影响。结果表明：文中建立的电弧运动模型能有效计及热浮力对电弧运动的影响，电弧运动计算时间值和实测时间基本相符；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的现象，能合理解释实验过程中观察到的弧根不规则跳跃现象；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。
　　基于有限元法，本论文以220kV复合绝缘子为例，建立了输电线路复合绝缘子三维电场计算模型，研究加装不同并联间隙装置后对绝缘子电压分布的影响，并和加装均压环后电压分布进行对比。计算结果表明：环形并联间隙对绝缘子的均压效果明显优于棒形并联间隙，环形间隙环径越小，管径越大，其改善复合绝缘子端部的电场及电压分布作用越明显，而罩入深度太大则不利于绝缘子端部电压分布的改善，不能有效屏蔽复合绝缘子根部。此外，通过和加装均压环后绝缘子电压分布的对比发现，利用环形并联间隙取代均压环是可行的。

目录

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1 绪 论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要研究内容

2 220kV复合绝缘子及并联间隙雷电冲击伏秒特性试验研究

2.1 概述

2.2 试验装置、方法及试品

2.3 220kV复合绝缘子雷电冲击伏秒特性试验结果与分析

2.4 并联间隙和绝缘子串雷电冲击伏秒特性绝缘配合研究

2.5 小结

3 并联间隙短路电弧运动仿真研究

3.1概述

3.2并联间隙短路电弧运动仿真模型的搭建

3.3电弧运动仿真结果验证及运动特性分析

3.4小结

4 并联间隙均匀绝缘子串电压分布特性研究

4.1概述

4.2绝缘子串三维电场仿真模型的建立

4.3带并联间隙绝缘子串的电压分布

4.4并联间隙结构对绝缘子电压分布影响

4.5并联间隙和均压环对绝缘子串电压分布影响对比研究

4.6小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附 录

A.作者在攻读学位期间发表的论文目录：

B.作者在攻读学位期间参与的科研工作：