[发明专利]一种500kV输电线路复合绝缘子并联间隙的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及并联间隙防雷的技术领域，尤其是指一种500kV输电线路复合绝缘子并联间隙的设计方法。

背景技术

伴随着经济发展，我国电力需求不断增大。然而我国电能的分布和消费是不均衡的。沿海地区人口众多，经济较发达，要消耗更多的能源，也就需要更多的电力供应，因此也就有了“西电东送”工程。要长距离输送电能，就要采用超特高压输电线路。超高压输电线路具有输送容量大、分布线路多、分布范围广等特点，其所要跨越的地区地形、气候条件极为复杂，输电线路运行过程中会受到各种因素影响产生故障，如雷击、污秽、覆冰等。这其中高压输电线路的雷击跳闸故障更是己经成为影响世界各国电网安全供电的一个难题。

架空送电线路现有防雷措施有：架设避雷线、降低接地电阻、提高绝缘配置、加装藕合地线、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”防雷保护的方式。

近年来，随着我国电网快速发展，网架结构日益增强。而且，随着技术进步，变电站大量采用SF6断路器，继电保护实现微机化，重合闸装置得到普遍使用，此时若仍沿用“堵塞型”防雷保护方式，已显不足。电力部门将眼光投向并联间隙防雷这一“疏导型”的防雷方式。并联间隙防雷，就是利用并联问隙的雷电冲击放电电压低于绝缘子串的雷电冲击放电电压这一特点，让防雷间隙提前放电，从而起到保护绝缘子的作用。

并联间隙防雷，是和传统防雷保护方式不同的一种“疏导型”的防雷保护方式。由于并联间隙防雷保护方式的技术原理独特、装置结构简单、安装方便、经济性能优良等优点，它正逐渐受到电力部门的接受和青睐。我国并联间隙研究基础薄弱，特别是对用于500kV输电线的平行间隙的研究少之又少，而绕击雷过电压是500kV输电线路故障的主要原因。因此，基于Ansys仿真软件，搭建500kV输电线路绝缘子模型，并设计发明一种500kV均压性能良好的并联间隙，对于开发性能优良的、能够投入实际工程的并联间隙装置，是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种500kV输电线路复合绝缘子并联间隙的设计方法，大大提高了供电可靠性。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种500kV输电线路复合绝缘子并联间隙的设计方法，包括以下步骤：

1)确定并联间隙招弧电极的形状

招弧电极的基本形式分为两类：棒形和环形，前者为了改善端头的电场分布，防止棒端烧损过快，可将端头设计为小球或羊角形；后者是为了获得明显的均压作用和较好地保护绝缘子；

2)确定并联间隙招弧电极的材料

并联间隙招弧电极的电弧燃烧特性是选择材料的决定性因素，试验表明，条件相同的情况下，电弧运动的速度只取决于材料，采用钢材料电极上电弧的运动速度要比采用铝材料上的高出50％，而铜和铝的情况则相同，铝的热耗比钢高得多，在同样的热应力下，不同电极在弧根烧灼的位置，铝的金属损耗要比钢高4～5倍。在间隙装置所用的棒或管尺寸相同的情况下，其机械强度与材料强度成正比，铝质间隙装置只有在采用更大的尺寸时才能达到与钢质间隙装置相同的稳定性，考虑到防腐需要，热镀锌钢是制作架空线路并联间隙招弧电极最合适的材料；

3)确定并联间隙招弧电极的界面

并联间隙应可多次动作而不损坏，这就要求其具有一定的热稳定性。招弧电极的截面决定了其热稳定性，截面的选择受系统短路电路大小和短路持续时间影响。招弧电极的最小截面可参照接地装置的热稳定校验所需符合的截面要求，并留有一定的裕度。

4)确定并联间隙的几何尺寸

为减小可听噪声以及提高电晕特性，并联间隙的几何尺寸需结合绝缘子周围电场分布计算或可见电晕试验共同确定，使之满足不起电晕且均匀电场分布的条件。

4.1)在雷电冲击过电压下的并联间隙间隙距离整定计算

采用1.2/50us标准雷电波冲击时的并联间隙电极间隙击穿电压与绝缘子串闪络电压分别作为最大过电压、耐受电压；间隙被击穿需要的时间与电压型式、间隙的结构这些因素有关，因此这一时间具有不可预知的偶然性，这一因素就使电极间隙击穿规律要通过大量统计数据来发现与归纳；

假设u_b50为引弧间隙在雷电冲击50％放电电压，u_j50为绝缘子串的雷电冲击50％放电电压，σ为标准偏差，则由实验经验可得：u_b50(1+3σ)＝u_j50(1-3σ)；