[发明专利]确定架空输电线路绝缘子串并联间隙的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路防雷保护领域，更具体地，涉及一种确定架 空输电线路绝缘子串并联间隙的方法及系统。

背景技术

架空输电线路防雷保护一直是电力工作者高度关注的课题。近年 来，雷电故障仍然是影响线路安全运行的主要因素之一。雷击闪络后 的工频续流损坏绝缘子及其金具，造成零值绝缘子甚至发生绝缘子掉 串停电事故，给输电线路的运行维护带来了较大的困难。

由于早期的电网网架薄弱、开关性能差、开断故障电流对电网和 设备产生的影响较大，使运行人员片面地追求降低线路雷击跳闸率， 减少开关动作次数，产生了害怕雷击跳闸的保守思想。

现有的架空输电线路的防雷措施包括架设避雷线、降低杆塔接地 电阻、加强绝缘、加装耦合地线及安装线路避雷器等。这些措施的核 心思想都是尽可能地提高线路的耐雷水平，减少雷击跳闸率。可以将 这些防雷措施归纳为“堵塞型”防雷保护方式。

随着电网架构的加强，继电保护和重合闸装置的普遍应用，可以 将“疏导式”的防雷保护作为“堵塞式”防雷保护措施的有利补充，以低 投入地解决输电线路的小概率雷击问题。在“疏导式”防雷思想指导下， 本申请人提出了在经常遭受雷击的输电线路绝缘子串安装并联间隙的 防雷保护方案。

虽然绝缘子串并联间隙在一定程度上会使输电线路的雷击跳闸率 有所提高，但其能够在线路遭受雷击时，保护绝缘子不受损坏，从而 降低线路事故率，也应是工程可以接受的。所以，应辩证地看待并联 间隙的防雷保护，权衡比较雷击跳闸率与线路事故率的利与弊。

因此，如何优化设计满足技术要求的绝缘子串并联间隙是当前迫 在眉睫的问题。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种确定架空输电线路绝缘 子串并联间隙的方法，能够设计出兼顾线路的雷击跳闸率与线路的事 故率的输电线路绝缘子串并联间隙。

本发明提供了一种确定架空输电线路绝缘子串并联间隙的方法， 包括：获取绝缘子串并联间隙的雷电冲击放电特性，根据雷电冲击放 电特性确定并联间隙的结构和形状，使得并联间隙的放电电压低于绝 缘子串的放电电压；获取并联间隙的各个部位的电场强度分布，根据 电场强度分布确定并联间隙的结构和形状，使得并联间隙均匀绝缘子 串附近的工频电场；仿真并联间隙上的工频电弧运动特性，根据工频 电弧运动特性确定并联间隙的结构和形状，使得工频电弧能以预定速 度转移到并联间隙的端部，并固定在并联间隙的端部燃烧；根据并联 间隙的结构和形状，确定并联间隙的空间磁场分布，采用电弧分段模 型模拟工频电弧的弧根和弧柱在空间磁场与风力的作用下的运动过程 以建立并联间隙的电弧运动模型；利用电弧运动模型，对由并联间隙 的各种不同结构和形状所产生的电弧运动特性进行仿真，根据并联间 隙的各种不同结构和形状对电弧运动过程的影响来确定并联间隙的结 构和形状。

根据本发明方法的一个实施例，该方法还包括：利用雷电冲击试 验测量并联间隙的冲击放电电压U_50％，调整并确定并联间隙的最大间 隙距离；分别获取绝缘子串自身和绝缘子串安装并联间隙后的伏秒特 性，根据伏秒特性调整并联间隙的结构和形状，使得绝缘子串安装并 联间隙后的伏秒特性低于绝缘子串自身的伏秒特性；通过工频大电流 燃弧试验验证由雷击引起的工频续流电弧能否按预定速度转移到并联 间隙的端部并固定在并联间隙的端部燃烧，以调整并联间隙的结构和 形状；通过工频大电流燃弧试验检验并联间隙材料的电弧烧灼耐受程 度，以确定并联间隙材料是否能耐受多次大电流电弧灼烧。

根据本发明方法的另一实施例，该方法还包括：在工频大电流燃 弧试验中，通过拍摄获得并联间隙的各种不同结构和形状下的电弧运 动过程来计算工频电弧的运动速度以确定工频电弧能否按预定速度转 移至并联间隙的端部，根据并联间隙的各种不同形状对电弧运动速度 的影响来调整并联间隙的结构和形状。

根据本发明方法的又一实施例，该方法还包括：比较安装并联间 隙前后的线路的雷击跳闸率来确定并联间隙的结构和形状对线路的雷 击跳闸率的影响，以调整并联间隙的结构和形状；采用冲击放电电压 U_50％的试验数据，选择最易跳闸的杆塔结构，根据安装并联间隙后的 线路遭受反击和绕击所造成的跳闸次数之和是否满足预定雷击跳闸率 来调整并联间隙的结构和形状。

根据本发明方法的再一实施例，预定速度大于或等于1m/s。