產(chǎn)品概述
配網(wǎng)電氣設(shè)備多、分布廣、無(wú)避雷線保護(hù)且線路自身絕緣水平較低,易遭受雷擊,影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明,雷擊線路引發(fā)的跳閘次數(shù)占總跳閘次數(shù)的40%-70%。在多雷、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的地區(qū),雷擊跳閘率則更高。為保證配網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性,需加強(qiáng)配網(wǎng)線路的防雷保護(hù)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,線路避雷器是最直接有效的防雷保護(hù)裝置,但若要顯著降低雷擊跳閘率,需逐級(jí)桿塔均安裝線路避雷器。由于我國(guó)供電區(qū)域大,線路避雷器成本較高,難以全線安裝,一般只在某些線路的易擊段有選擇性地安裝,導(dǎo)致了雷擊事故還是時(shí)有發(fā)生。
武漢水院電氣有限責(zé)任公司研制的LSQ10CX-10型10kV線路型多間隙避雷器,通過(guò)多級(jí)滅弧腔體的空氣絕緣擊穿建立電弧,同時(shí)應(yīng)用電弧產(chǎn)生的高溫高壓進(jìn)行吹弧直至電弧熄滅,這一過(guò)程持續(xù)時(shí)間極短,在泄放雷電流的同時(shí)不會(huì)引起繼電保護(hù)裝置動(dòng)作,供電的可靠性得到很大的提高。同時(shí),空氣具有極佳的絕緣自恢復(fù)性能,可耐受多次雷擊,相比于金屬氧化物避雷器,運(yùn)行壽命更長(zhǎng)。
LSQ10CX-10型10kV線路型多間隙避雷器利用了短間隙電弧的基礎(chǔ)理論,結(jié)合滅弧腔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與線路絕緣子的絕緣配合。在線路遭受雷擊過(guò)電壓入侵時(shí)能夠快速動(dòng)作,形成閃絡(luò)通道泄放雷電能量,同時(shí)通過(guò)腔體強(qiáng)烈的吹弧作用有效增強(qiáng)電弧等離子體去游離作用,可在半個(gè)工頻周期(10ms)內(nèi)有效切斷工頻續(xù)流,恢復(fù)線路絕緣強(qiáng)度,保護(hù)線路正常運(yùn)行。該型號(hào)多間隙避雷器滿足IEC60099-8標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,適應(yīng)國(guó)內(nèi)自然環(huán)境條件和電網(wǎng)不同工況下的運(yùn)行條件,具有無(wú)氧化鋅閥片、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、安裝方便、運(yùn)維簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。并通過(guò)了國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心型式試驗(yàn)驗(yàn)證,適用于10kV架空配電線路中絕緣導(dǎo)線和裸導(dǎo)線過(guò)電壓防護(hù)。
防雷機(jī)理
當(dāng)10kV線路型多間隙避雷器被雷電過(guò)電壓擊穿后,電弧在每個(gè)腔室間隙的電極間產(chǎn)生,加在多腔室間隙上的工頻電壓會(huì)沿著電弧通道產(chǎn)生工頻續(xù)流。而多腔室間隙可以看成是一個(gè)多重滅弧室系統(tǒng),將一段長(zhǎng)電弧切割成很多小段,在每個(gè)滅弧室內(nèi)對(duì)這些小電弧進(jìn)行滅弧。當(dāng)電弧剛開(kāi)始在兩個(gè)電極之間產(chǎn)生時(shí),電弧長(zhǎng)度很短,而且在滅弧室內(nèi)部燃燒,由此產(chǎn)生的高溫會(huì)使滅弧室底部氣體急劇膨脹,氣壓急劇增大,而滅弧室只是一端開(kāi)口,氣壓會(huì)驅(qū)使電弧朝開(kāi)口方向移動(dòng),而電弧起始點(diǎn)基本保持不變,電弧逐漸向外膨脹,直到電弧被吹到滅弧室之外,有效增強(qiáng)電弧等離子體去游離作用,實(shí)現(xiàn)快速熄弧,恢復(fù)線路絕緣強(qiáng)度,一次雷擊防護(hù)過(guò)程如下圖1所示。
在熄弧過(guò)程中,電弧長(zhǎng)度的拉長(zhǎng)使得弧道電阻增大,維持電弧燃燒的弧道壓降增加,而經(jīng)過(guò)多腔室間隙的串聯(lián)疊加使得弧道壓降增加顯著,由電弧負(fù)的伏安特性可知,電弧電流迅速減小,同時(shí)由于系統(tǒng)電源電壓一定,弧道壓降的增加降低了系統(tǒng)回路中線路部分的壓降,當(dāng)線路阻抗一定時(shí),工頻續(xù)流幅值也會(huì)減小。即多腔室間隙的吹弧,既提高了弧道壓降也降低了工頻續(xù)流,使得電弧的持續(xù)燃燒變得更加困難,且弧道壓降的提高使得系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生短路性跳閘。
10kV線路型多間隙避雷器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使電弧通道被分成多段,多段串聯(lián)間隙的近陰極效應(yīng)相疊加確保工頻續(xù)流在過(guò)零后不發(fā)生重燃。所以,多腔室間隙遭受雷擊后形成工頻續(xù)流的概率小于50%,最大燃弧時(shí)間為工頻半周時(shí)間10ms,且燃弧持續(xù)階段的弧道壓降使得系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生短路性跳閘事故。
產(chǎn)品特點(diǎn)及用途
LSQ10CX-10型10kV線路型多間隙避雷器整體結(jié)構(gòu)分為空氣主間隙和多腔室間隙本體兩大部分。主間隙的設(shè)計(jì)主要用來(lái)隔離正常工頻電壓,同時(shí)能夠承受正常波動(dòng)范圍的系統(tǒng)操作過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓。在面臨雷擊過(guò)電壓或者超出系統(tǒng)允許范圍的操作過(guò)電壓時(shí)主間隙能夠確保避雷器整體可靠動(dòng)作,泄放過(guò)電壓能量。本體為固定數(shù)目的多腔室間隙串聯(lián)而成,主要用于切斷電網(wǎng)過(guò)電壓閃絡(luò)后的工頻續(xù)流,恢復(fù)線路絕緣。
該線路型多間隙避雷器具有如下特點(diǎn):
1. 復(fù)合外套具有優(yōu)良的電氣絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性,具有優(yōu)異漏電起痕指數(shù)高、耐飛弧、耐鹽霧、耐塵土污染等特性。
2. 本體無(wú)金屬氧化物材料,無(wú)高壓電老化、泄露電流加劇以及密封受潮等問(wèn)題。
3. 通流容量大、耐電弧灼燒。
4. 可耐受短時(shí)多重雷擊、超強(qiáng)雷電流和嚴(yán)酷濕污環(huán)境等極限工況。
5. 重量輕、使用壽命長(zhǎng)、安裝快捷,基本實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。
環(huán)境條件
1. 正常運(yùn)行條件
10kV線路型多間隙避雷器在下述正常運(yùn)行條件下應(yīng)能正常運(yùn)行:
a)環(huán)境溫度在-40℃至﹢40℃范圍內(nèi);
b)海拔不超過(guò)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,安全系數(shù)1.67;
d)覆冰厚度不大于20mm;
e)d級(jí)污區(qū)及以下。
2. 異常運(yùn)行條件
下述是10kV線路型多間隙避雷器典型的異常運(yùn)行條件,在10kV線路型多間隙避雷器使用時(shí)需要特殊考慮,我公司將會(huì)依據(jù)客戶實(shí)際運(yùn)行環(huán)境條件對(duì)產(chǎn)品使用效果進(jìn)行評(píng)估并提出解決方案。
a)環(huán)境溫度高于﹢40℃或低于-40℃;
b)海拔高度超過(guò)1000m;
c)風(fēng)速大于35m/s;
d)覆冰厚度大于20mm;
e)異常運(yùn)輸和貯存;
f)多腔室間隙裝置靠近熱源;
g)能引起絕緣表面或安裝金具劣化的煙氣或蒸汽;
h)因煙氣、灰塵、煙霧或其他導(dǎo)電物引起的嚴(yán)重污穢;
i)粉塵、氣體或煙氣的爆炸混合物。
主要技術(shù)參數(shù)
序號(hào) |
名稱 |
參數(shù) |
1 |
額定電壓(kV) |
13 |
2 |
額定頻率(Hz) |
50 |
3 |
工頻耐受電壓 |
工頻濕耐受電壓不小于26kVrms、1min |
4 |
表面絕緣強(qiáng)度 |
沖擊耐受電壓≥56kV;工頻耐受≥50kV。 |
5 |
大電流沖擊電流kA(峰值)4/10μS |
65 |
6 |
2mS方波方波沖擊電流A(峰值) |
150 |
7 |
標(biāo)準(zhǔn)放電電流峰值(kA)8/20μS |
10 |
8 |
爬電比距(mm/kV) |
25 |
9 |
工頻濕耐受電壓(kV) |
≥26 |
10 |
雷電沖擊50%放電電壓峰值(kV) |
≤100 |
11 |
工頻續(xù)流遮斷能力 |
在額定工頻電壓8.17kV峰值±30°范圍內(nèi)應(yīng)遮斷工頻續(xù)流。 |
12 |
伏秒特性曲線 |
雷電沖擊(放電時(shí)間在1~10us伏秒特性曲線應(yīng)低于線路絕緣子15%) |
典型桿塔安裝方式示意圖
10kV配網(wǎng)線路絕緣子型號(hào)主要有針式絕緣子、柱式絕緣子、瓷橫擔(dān)絕緣子和懸垂式玻璃絕緣子等類別,根據(jù)絕緣子安裝方式變化和線路實(shí)際空間尺寸,設(shè)計(jì)了不同安裝金具配合安裝,典型安裝方式如下圖2所示
c 耐張懸垂安裝圖 d直線懸垂玻璃絕緣子安裝圖
圖2 10kV線路型多間隙避雷器典型安裝方式
安裝使用原則
LSQ10CX-10型10kV線路型多間隙避雷器適合用于架空線路防雷應(yīng)用,根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果和配電網(wǎng)線路防雷特點(diǎn),安裝使用原則如下:
1)10kV線路型多間隙避雷器適用于架空線路絕緣導(dǎo)線和裸導(dǎo)線防雷。對(duì)于變電站內(nèi)設(shè)備或二次系統(tǒng)防雷宜采用金屬氧化鋅避雷器進(jìn)行防護(hù)。
2)10kV線路型多間隙避雷器的安裝施工對(duì)桿塔接地電阻不做要求,桿塔接地電阻改造與否不影響其雷擊防護(hù)效果。
3)對(duì)擬定的雷擊防護(hù)施工桿塔應(yīng)對(duì)A、B、C三相全裝,并且10kV線路型多間隙避雷器高壓端與導(dǎo)線保持45±5mm的純空氣間隙,用以隔離電網(wǎng)工頻電壓。
4)10kV線路型多間隙避雷器安裝應(yīng)保持吹弧通道應(yīng)垂直于線路走向,背向線路絕緣子側(cè)。
5)應(yīng)根據(jù)線路走廊近三年雷電活動(dòng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)落雷密度大、雷電流幅值高的高風(fēng)險(xiǎn)雷害區(qū)段,對(duì)該區(qū)段桿塔應(yīng)適當(dāng)增加安裝避雷器密度,必要的話可數(shù)基連裝。
6)對(duì)于微地形屬于山頂型、礦藏資源豐富區(qū)域或近水源區(qū)域等易雷區(qū)桿塔須安裝防護(hù)。
7)對(duì)近三年線路曾發(fā)生雷擊跳閘的桿塔須進(jìn)行安裝防護(hù)。
8)對(duì)于大跨越、大轉(zhuǎn)角桿塔須進(jìn)行安裝防護(hù)。
運(yùn)行維護(hù)
10kV線路型多間隙避雷器無(wú)金屬氧化物電阻片泄漏電流及密封受潮問(wèn)題,具有體積小、重量輕、無(wú)須接地改造、安裝簡(jiǎn)單快捷等優(yōu)點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō),在安裝質(zhì)量得到保證的條件下無(wú)須進(jìn)行泄漏電流檢測(cè)、接地電阻測(cè)量等復(fù)雜的運(yùn)行維護(hù)工作。在日常的線路巡檢過(guò)程中重點(diǎn)觀察多腔室間隙避雷器安裝形態(tài)及復(fù)合外套表面,主要運(yùn)維事項(xiàng)如下:
1)每年雷擊季節(jié)來(lái)臨前,結(jié)合日常巡視對(duì)防雷裝置、高壓引線及接地全面巡視一次,對(duì)于不滿足要求的應(yīng)按照設(shè)備缺陷管理規(guī)定應(yīng)組織完成消缺。
2)多間隙避雷器主間隙距離是否偏移,若偏移導(dǎo)致主間隙距離小于40mm或超過(guò)50mm應(yīng)予以糾正。
3)多間隙避雷器吹弧通道有無(wú)破裂,電極外露,若有應(yīng)整支更換。
4)多間隙避雷器復(fù)合外套有無(wú)破損,傘裙沿面有無(wú)鳥(niǎo)糞堆積或條狀異物依附等缺陷,若有應(yīng)消缺。
5)多間隙避雷器安裝金具是否牢固,在臺(tái)風(fēng)多發(fā)季節(jié)有無(wú)發(fā)生偏移。金具外觀應(yīng)完好、無(wú)變形、銹蝕,無(wú)過(guò)熱、松動(dòng)現(xiàn)象。
6)對(duì)安裝有雷電計(jì)數(shù)器巡視要求:a、在雷雨季節(jié)應(yīng)定期巡視并記錄計(jì)數(shù)器讀數(shù),其它時(shí)間段可結(jié)合日常巡視進(jìn)行;b、當(dāng)線路發(fā)生雷擊單相接地、跳閘、斷線或柱上設(shè)備雷擊故障時(shí),應(yīng)進(jìn)行特殊巡視并記錄該條線路所有計(jì)數(shù)器讀數(shù)。