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10kV多腔室间隙防雷装置

日期:2017-02-16 浏览次数: ...
产品概述
        配网电气设备多、分布广、无避雷线保护且线路自身绝缘水平较低,易遭受雷击,影响电网的安全运行。相关表明,雷击线路引发的跳闸次数占总跳闸次数的40%-70%。在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区,雷击跳闸率则更高。为保证配网运行的安全性和可靠性,需加强配网线路的防雷保护。运行经验表明,线路避雷器是最直接有效的防雷保护装置,但若要显著降低雷击跳闸率,需逐级杆塔均安装线路避雷器。由于我国供电区域大,线路避雷器成本较高,难以全线安装,一般只在某些线路的易击段有选择性地安装,导致了雷击事故还是时有发生。
        武汉水院电气有限责任公司研制的LSQ10CX-10型10kV线路型多间隙避雷器,通过多级灭弧腔体的空气绝缘击穿建立电弧,同时应用电弧产生的高温高压进行吹弧直至电弧熄灭,这一过程持续时间极短,在泄放雷电流的同时不会引起继电保护装置动作,供电的可靠性得到很大的提高。同时,空气具有极佳的绝缘自恢复性能,可耐受多次雷击,相比于金属氧化物避雷器,运行寿命更长。  
        LSQ10CX-10型10kV线路型多间隙避雷器利用了短间隙电弧的基础理论,结合灭弧腔体结构设计实现与线路绝缘子的绝缘配合。在线路遭受雷击过电压入侵时能够快速动作,形成闪络通道泄放雷电能量,同时通过腔体强烈的吹弧作用有效增强电弧等离子体去游离作用,可在半个工频周期(10ms)内有效切断工频续流,恢复线路绝缘强度,保护线路正常运行。该型号多间隙避雷器满足IEC60099-8标准及国内电力系统行业标准规范,适应国内自然环境条件和电网不同工况下的运行条件,具有无氧化锌阀片、结构简洁、安装方便、运维简单等优点。并通过了国网电力科学研究院电力工业电气设备质量检验测试中心型式试验验证,适用于10kV架空配电线路中绝缘导线和裸导线过电压防护。
       防雷机理
        当10kV线路型多间隙避雷器被雷电过电压击穿后,电弧在每个腔室间隙的电极间产生,加在多腔室间隙上的工频电压会沿着电弧通道产生工频续流。而多腔室间隙可以看成是一个多重灭弧室系统,将一段长电弧切割成很多小段,在每个灭弧室内对这些小电弧进行灭弧。当电弧刚开始在两个电极之间产生时,电弧长度很短,而且在灭弧室内部燃烧,由此产生的高温会使灭弧室底部气体急剧膨胀,气压急剧增大,而灭弧室只是一端开口,气压会驱使电弧朝开口方向移动,而电弧起始点基本保持不变,电弧逐渐向外膨胀,直到电弧被吹到灭弧室之外,有效增强电弧等离子体去游离作用,实现快速熄弧,恢复线路绝缘强度,一次雷击防护过程如下图1所示。
        在熄弧过程中,电弧长度的拉长使得弧道电阻增大,维持电弧燃烧的弧道压降增加,而经过多腔室间隙的串联叠加使得弧道压降增加显著,由电弧负的伏安特性可知,电弧电流迅速减小,同时由于系统电源电压一定,弧道压降的增加降低了系统回路中线路部分的压降,当线路阻抗一定时,工频续流幅值也会减小。即多腔室间隙的吹弧,既提高了弧道压降也降低了工频续流,使得电弧的持续燃烧变得更加困难,且弧道压降的提高使得系统不会发生短路性跳闸。
        10kV线路型多间隙避雷器的结构设计使电弧通道被分成多段,多段串联间隙的近阴极效应相叠加确保工频续流在过零后不发生重燃。所以,多腔室间隙遭受雷击后形成工频续流的概率小于50%,最大燃弧时间为工频半周时间10ms,且燃弧持续阶段的弧道压降使得系统不会发生短路性跳闸事故。
       产品特点及用途
        LSQ10CX-10型10kV线路型多间隙避雷器整体结构分为空气主间隙和多腔室间隙本体两大部分。主间隙的设计主要用来隔离正常工频电压,同时能够承受正常波动范围的系统操作过电压和谐振过电压。在面临雷击过电压或者超出系统允许范围的操作过电压时主间隙能够确保避雷器整体可靠动作,泄放过电压能量。本体为固定数目的多腔室间隙串联而成,主要用于切断电网过电压闪络后的工频续流,恢复线路绝缘。
该线路型多间隙避雷器具有如下特点:
1.   复合外套具有优良的电气绝缘性能和化学稳定性,具有优异漏电起痕指数高、耐飞弧、耐盐雾、耐尘土污染等特性。
2.   本体无金属氧化物材料,无高压电老化、泄露电流加剧以及密封受潮等问题。
3.   通流容量大、耐电弧灼烧。
4.   可耐受短时多重雷击、超强雷电流和严酷湿污环境等极限工况。
5.   重量轻、使用寿命长、安装快捷,基本实现免维护。
       环境条件
1. 正常运行条件
        10kV线路型多间隙避雷器在下述正常运行条件下应能正常运行:
a)环境温度在-40℃至﹢40℃范围内;
b)海拔不超过1000m;
c)抗震能力:地面水平加速度2.5m/s2,地面垂直加速度1.25m/s2,安全系数1.67;
d)覆冰厚度不大于20mm;
e)d级污区及以下。
2. 异常运行条件
        下述是10kV线路型多间隙避雷器典型的异常运行条件,在10kV线路型多间隙避雷器使用时需要特殊考虑,我公司将会依据客户实际运行环境条件对产品使用效果进行评估并提出解决方案。
a)环境温度高于﹢40℃或低于-40℃;
b)海拔高度超过1000m;
c)风速大于35m/s;
d)覆冰厚度大于20mm;
e)异常运输和贮存;
f)多腔室间隙装置靠近热源;
g)能引起绝缘表面或安装金具劣化的烟气或蒸汽;
h)因烟气、灰尘、烟雾或其他导电物引起的严重污秽;
i)粉尘、气体或烟气的爆炸混合物。
       主要技术参数
序号                           名称               参数
  1 额定电压(kV) 13
  2 额定频率(Hz) 50
  3 工频耐受电压 工频湿耐受电压不小于26kVrms、1min
  4 表面绝缘强度 冲击耐受电压≥56kV;工频耐受≥50kV。
  5 大电流冲击电流kA(峰值)4/10μS 65
  6 2mS方波方波冲击电流A(峰值) 150
  7 标准放电电流峰值(kA)8/20μS 10
  8 爬电比距(mm/kV) 25
  9 工频湿耐受电压(kV) ≥26
 10 雷电冲击50%放电电压峰值(kV) ≤100
 11 工频续流遮断能力 在额定工频电压8.17kV峰值±30°范围内应遮断工频续流。
 12 伏秒特性曲线 雷电冲击(放电时间在1~10us伏秒特性曲线应低于线路绝缘子15%)
典型杆塔安装方式示意图
        10kV配网线路绝缘子型号主要有针式绝缘子、柱式绝缘子、瓷横担绝缘子和悬垂式玻璃绝缘子等类别,根据绝缘子安装方式变化和线路实际空间尺寸,设计了不同安装金具配合安装,典型安装方式如下图2所示
   
                 c 耐张悬垂安装图                                                  d直线悬垂玻璃绝缘子安装图
 
                    图2 10kV线路型多间隙避雷器典型安装方式
安装使用原则
       LSQ10CX-10型10kV线路型多间隙避雷器适合用于架空线路防雷应用,根据实际运行效果和配电网线路防雷特点,安装使用原则如下:
1)10kV线路型多间隙避雷器适用于架空线路绝缘导线和裸导线防雷。对于变电站内设备或二次系统防雷宜采用金属氧化锌避雷器进行防护。
2)10kV线路型多间隙避雷器的安装施工对杆塔接地电阻不做要求,杆塔接地电阻改造与否不影响其雷击防护效果。
3)对拟定的雷击防护施工杆塔应对A、B、C三相全装,并且10kV线路型多间隙避雷器高压端与导线保持45±5mm的纯空气间隙,用以隔离电网工频电压。
4)10kV线路型多间隙避雷器安装应保持吹弧通道应垂直于线路走向,背向线路绝缘子侧。
5)应根据线路走廊近三年雷电活动数据落雷密度大、雷电流幅值高的高风险雷害区段,对该区段杆塔应适当增加安装避雷器密度,必要的话可数基连装。
6)对于微地形属于山顶型、矿藏资源丰富区域或近水源区域等易雷区杆塔须安装防护。
7)对近三年线路曾发生雷击跳闸的杆塔须进行安装防护。
8)对于大跨越、大转角杆塔须进行安装防护。
       运行维护
       10kV线路型多间隙避雷器无金属氧化物电阻片泄漏电流及密封受潮问题,具有体积小、重量轻、无须接地改造、安装简单快捷等优点。一般来说,在安装质量得到保证的条件下无须进行泄漏电流检测、接地电阻测量等复杂的运行维护工作。在日常的线路巡检过程中重点观察多腔室间隙避雷器安装形态及复合外套表面,主要运维事项如下:
1)每年雷击季节来临前,结合日常巡视对防雷装置、高压引线及接地全面巡视一次,对于不满足要求的应按照设备缺陷管理规定应组织完成消缺。
2)多间隙避雷器主间隙距离是否偏移,若偏移导致主间隙距离小于40mm或超过50mm应予以纠正。
3)多间隙避雷器吹弧通道有无破裂,电极外露,若有应整支更换。
4)多间隙避雷器复合外套有无破损,伞裙沿面有无鸟粪堆积或条状异物依附等缺陷,若有应消缺。
5)多间隙避雷器安装金具是否牢固,在台风多发季节有无发生偏移。金具外观应完好、无变形、锈蚀,无过热、松动现象。
6)对安装有雷电计数器巡视要求:a、在雷雨季节应定期巡视并记录计数器读数,其它时间段可结合日常巡视进行;b、当线路发生雷击单相接地、跳闸、断线或柱上设备雷击故障时,应进行特殊巡视并记录该条线路所有计数器读数。

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