基于链式电弧模型的灭弧防雷间隙灭弧时间的研究分析

摘要

灭弧防雷间隙(AELPG)是一种新型线路防雷装置，不但可以将闪络电弧通过引弧金属电极进行疏导使输电设备免受灼烧，同时还能通过抑制线路建弧率来降低雷击跳闸率，并且其成本较低。
　　 作为直接与用户相连的中压配电线路一般全程不架设避雷线，防雷性能较差，因此有必要加大对AELPG各方面的研究，完善其相关参数体系，使该新技术逐渐趋于成熟。
　　 本文首先结合链式电弧模型的特点，建立AELPG的物理模型，并对故障电弧元进行空间受力分析，然后根据受力分析的结果，建立相应的电弧元运动数学模型，得到故障电弧的空间运动特性以及弧长变化特性。
　　 其次，利用交流电弧熄灭的弧长判据作为中断向量，以灭弧气流速度、灭弧喷口角度、故障电弧电流值作为灭弧参数利用MATLAB进行编程计算，得到灭弧参数与灭弧时间的相关关系，并通过大量灭弧试验进行验证，得到当灭弧参数最优时，灭弧时间最快可达4～5ms。
　　 再其次，根据分析AELPG灭弧时间对线路保护动作时间的竞争优势推证其对输电线路建弧率有抑制作用，并通过引入参数--灭弧系数K，计算得出AELPG可以将线路建弧率降低为原来的20％～30％。
　　 最后，以灭弧时间作为关联参数，利用改进型规程法，计算得到灭弧参数与雷击跳闸率的相关关系，为实际工程运用中基于经济、稳定、方便以及高效的原则，依具体运行指标为灭弧参数的选择作指导。根据与35kV实际运行线路的统计结果进行对比分析，得到当灭弧参数选取合理、灭弧时间最短时AELPG作用前后线路的雷击跳闸率从10.714降低为3.571。