[发明专利]一种雷电入射释放装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种雷电入射释放装置及控制方法，由高阻尼电阻器、次阻尼电阻器、CT、接地变压器、数字测控装置、断路器、必要的执行机构等构成。所述雷电入射释放装置中的高阻尼电阻器与次阻尼电阻器并联接线，次阻尼电阻器首端配置断路并由数字测控装置控制；所述高阻尼电阻器串联电流互感器，电流互感器与数字测控装置电控连接；所述雷电入射释放装置为供配电线路和变电站提供雷电流入射释放条件，降低雷电流释放受限损伤绝缘概率，同时具备防止发生雷电击穿绝缘演变为内部过电压扩大事故的各项功能。克服了避雷器对强雷电入射冲击波头释放不足缺陷，克服中性点不同接地方式和接地装置无法抑制高频电弧重燃以及参数不合理或预防扩大事故的功能不健全等缺陷，以此实现提高供电可靠性。

技术领域

本发明涉及供电系统雷电防护和电网内部过电压防护领域，具体涉及一种雷电入射释放装置及控制方法。

背景技术

长期以来，强雷区和多雷区环境下架空输电线路遭受频繁雷击侵害损坏设备和断电事故给电力系统和企业供电系统造成了巨大损失。之所以发生雷电侵害事故，主要是防雷技术措施与自然环境、电网环境不相适应所致。雷电有直击、绕击、感应、入射冲击和反击等多种侵害形式，雷云放电亦有预放电、流注放电、“球雷”放电等诸多特点。因此，如何解决是重要课题。本技术仅对雷电入射冲击、波头叠加与演变扩大事故等问题提出以下分析与解决办法：目前为止，电力系统预防雷电感应、入射冲击波头释放主要采用避雷器，实际运行中在解决低强度雷电感应和冲击波头方面发挥了重要作用，但是，对于40kA～350kA的中强度和高强度雷电感应电流入射冲击只能适当减轻伤害，不能从根本上解决雷电侵害。雷电入射冲击与叠加冲击所造成的事故在全部雷电侵害事故中占据比例约50％左右。综合以往电力线路对感应雷电入射冲击防护主要存在以下三方面问题：

其一是避雷器无法彻底解决感应雷电入射冲击侵害和波头叠加问题

雷电入射冲击是指云地放电、两极雷云间放电对线路导线产生感应时，其雷电流冲击波头向雷电感应中心点两侧运动冲击或雷击导线时注入导线的雷电流向雷击点两侧运动冲击现象。其冲击波头雷电流以i_L表示。当发生强感应雷电或雷击导线时，只能靠避雷器释放雷电流，因避雷器本身的电阻值较大为兆欧级，只能释放10kA～20kA，如发生150kA雷电流冲击波头时，尚有约130kA左右无法释放。两端冲击波将发生冲击波头折返叠加问题，即入射冲击第一波头为冲击释放受限时，将发生两波头折返叠加，折返后的叠加波头为大于小于(一般情况下入射冲击第一波头为20kA时就可能击穿绝缘)。当波头较小时，线路避雷器可释放一部分，以此消除雷电侵害。如低强度雷电环境下雷电流有效释放即如此。若波头较大达40kA时则可能击穿设备绝缘，若达50kA以上或更高值则必然击穿绝缘。该问题与云地放电距离、感应电压最大值及雷电荷在导线上的滞留时间有关，核心是雷电流能否及时释放问题。

其二是强雷电击穿单相绝缘时易演变为分频谐振过电压扩大事故

当强雷电击穿单相绝缘或系统内存在绝缘薄弱点击穿时，雷电的放电过程已结束，一般情况下，此时受电源变压器漏感L_S，相对地电容C_O和故障点振荡电流I_OS影响，将演变为内部过电压的高频电弧重燃过电压即分频谐振过电压，击穿另一相或两相绝缘扩大至短路事故，同时引发整个系统瞬时低电压，导致用电设备失压脱扣，造成整个系统大规模停产。实际运行中，此类事故多有发生。因雷电击穿单相绝缘时，系统将发生过零点电弧重燃过电压，其振荡频率和过电压幅值将随电弧重燃次数增加而增加。即由电感和电容构成的振荡回路其振荡频率为第一次重燃时：

其过电压Uov＝Ust+Uos

式中：Uov为过电压；Uos为振荡电压；Ust为最后稳定电压；Ls为电源变压器漏感，Co相对地电容，Ios故障点的振荡电流。

当出现第二次重燃时，振荡频率：

振荡电压幅值：