用于海岛的雷击闪络保护装置的制作方法

1.本发明涉及电网安全技术领域，尤其是指用于海岛的雷击闪络保护装置。


背景技术：

2.配电网遭雷击跳闸、瓷瓶击穿、断线时有发生，尤其是架空绝缘导线被雷击断线的概率高、故障影响大、修复时间长，是配网运行中较为存在较高安全隐患的问题。
3.氧化锌避雷器在陡波、雷电波、操作波保护裕度技术参数很难达到一致，又因避雷器长期挂网运行期间存在工频续流流入大地，很容易引起老化自爆及线路接地故障的实际问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种用于海岛的雷击闪络保护装置。
5.本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
6.用于海岛的雷击闪络保护装置，包括雷击闪络保护装置本体、连接金属支架和引流线，雷击闪络保护装置本体通过引流线与线路走向的负荷侧相连接，雷击闪络装置本体与连接金属支架相连接，连接金属支架设置在杆塔的横担上，连接金属支架用于固定雷击闪络保护装置本体；雷击闪络保护装置本体包括钳压电路和外绝缘隔离结构，钳压电路和外绝缘隔离结构之间电连接，外绝缘隔离结构与引流线电连接。
7.雷击闪络保护装置的设计原理是，当引流线上的过电压幅值超过外绝缘隔离结构的间隙动作电压时，外绝缘隔离结构就会动作，雷击闪络保护装置本体的钳位电容容抗很低，将过电压的波头及陡度削平，降低了过电压的瞬间冲击能力及幅值。降低了此幅值，过电压就不会对绝缘子造成闪络。钳住了绝缘子的闪络电位，绝缘子不会闪络线路就不会跳闸。本方案比起传统避雷器最大的优点是不需要接地引下线和接地体，即使损坏也不会影响线路发生接地停电事故。雷击闪络保护装置本体损坏后会自动与导线分离，因此有隔离刀闸的明显断开点。
8.作为优选，所述的钳压电路包括限流电阻r1、缓冲电阻r2、放电线圈l1、放电线圈l2、钳位电容c1、钳位电容c2、钳位电容c3和钳位电容c4，限流电阻r1的一端与连接金属支架电连接，限流电阻r1的另一端依次与钳位电容c1、钳位电容c2、钳位电容c3和钳位电容c4、缓冲电阻r2的一端串联，缓冲电阻r2的一端与外绝缘隔离结构相连接，放电线圈l1的一端与限流电阻r1的一端相连接，放电线圈l1的另一端设置在钳位电容c2和钳位电容c3之间；放电线圈l2的一端设置在钳位电容c2和钳位电容c3之间，放电线圈l2的另一端与缓冲电阻r2的一端相连接。
9.作为优选，所述的外绝缘隔离结构为环针间隙放电结构、球间隙放电结构或环针间隙放电结构和球间隙放电结构结合的复合结构。
10.作为优选，所述的引流线与负荷侧成角度设置，引流线与负荷侧支架的夹角范围
为30度-60度。引流线一般为斜拉式连接设置，避免引流线与负荷侧垂直造成外绝缘隔离结构不能很好的进行隔离动作。
11.作为优选，所述的雷击闪络保护装置本体和连接金属支架之间还设有绝缘支架，绝缘支架与连接金属支架之间固定连接，绝缘支架还与雷击闪络保护装置本体相连接且绝缘支架用于固定雷击闪络保护装置本体位置，雷击闪络保护装置本体还通过绝缘导线和计数器电连接，计数器还与连接金属支架电连接。
12.作为优选，雷击闪络保护装置设置有最大电气距离，最大电气距离用于确定雷击闪络保护装置的保护范围，在安装雷击闪络保护装置时，使所有杆塔的绝缘子到外绝缘隔离结构的电气距离都在保护范围内，即满足下面公式：
13.us≤uj，
14.式中：us
‑‑
线路上所受的雷电冲击电压，单位是kv；uj
‑‑
绝缘子的50％冲击放电电压；
15.忽略间隙动作后弧道压降，保护间隙动作后，距离保护装置lx点的雷电过电压小于绝缘子的50％雷电冲击放电电压：
[0016][0017]
式中：i是通过间隙入地的雷电流，单位是ka；r是冲击接地电阻，单位是ω；α是雷电波的波头陡度，单位是kv/s；v是雷电波的波速，单位是m/s；
[0018]
对于一定陡度的雷电波，保护间隙保护的最大电气距离lmax与雷电流i的大小，杆塔接地电阻，绝缘子的50％雷电冲击放电电压uj等因素有关：
[0019][0020]
本发明的有益效果是：
[0021]
1、用于海岛的雷击闪络保护装置采用独特的纯空气放电间隙设计原理，放电残压远小于绝缘的闪络电压。
[0022]
2、用于海岛的雷击闪络保护装置采用球间隙构成的外绝缘隔离结构设计，保护装置本体在没有雷电流的情况下可以不承受系统电压，从而延长保护装置本体的使用寿命。
[0023]
3、用于海岛的雷击闪络保护装置采用环针间隙、球间隙或环针间隙和球间隙放电复合设计，放电分算性能非常好，且放电间隙可以根据架空线路及地理位置、海拔高度进行绝缘配合调节。
[0024]
4、用于海岛的雷击闪络保护装置通过电容吸收及拉低雷电波头，通过内置放电线圈放电，闪络保护装置末端金具做好等电位连接，现场安装可以不做接地装置和接地引下线。
[0025]
5、用于海岛的雷击闪络保护装置采用新型内置设计原理，通过脉冲电容的高频特性来“削波”钳住绝缘的闪络电位，保护绝缘子不发生闪络。
附图说明
[0026]
图1是本发明的一种结构示意图；
[0027]
图2是本发明的另一种结构示意图；
[0028]
图3是本发明雷击闪络保护装置本体和外绝缘隔离结构部分结构示意图。
[0029]
其中：1、雷击闪络保护装置本体，2、外绝缘隔离结构，3、引流线，4、连接金属支架，5、负荷侧，6、杆塔，7、绝缘支架，8、计数器，9、绝缘导线。
具体实施方式
[0030]
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
[0031]
实施例1：
[0032]
用于海岛的雷击闪络保护装置，如图1所示，包括雷击闪络保护装置本体、连接金属支架和引流线，雷击闪络保护装置本体通过引流线与线路走向的负荷侧相连接，雷击闪络装置本体与连接金属支架相连接，连接金属支架设置在杆塔的横担上，连接金属支架用于固定雷击闪络保护装置本体；雷击闪络保护装置本体包括钳压电路和外绝缘隔离结构，钳压电路和外绝缘隔离结构之间电连接，外绝缘隔离结构与引流线电连接。
[0033]
雷击闪络保护装置的设计原理是，当引流线上的过电压幅值超过外绝缘隔离结构的间隙动作电压时，外绝缘隔离结构就会动作，雷击闪络保护装置本体的钳位电容容抗很低，将过电压的波头及陡度削平，降低了过电压的瞬间冲击能力及幅值。降低了此幅值，过电压就不会对绝缘子造成闪络。钳住了绝缘子的闪络电位，绝缘子不会闪络线路就不会跳闸。本方案比起传统避雷器最大的优点是不需要接地引下线和接地体，即使损坏也不会影响线路发生接地停电事故。雷击闪络保护装置本体损坏后会自动与导线分离，因此有隔离刀闸的明显断开点。
[0034]
如图3所示，所述的钳压电路包括限流电阻r1、缓冲电阻r2、放电线圈l1、放电线圈l2、钳位电容c1、钳位电容c2、钳位电容c3和钳位电容c4，限流电阻r1的一端与连接金属支架电连接，限流电阻r1的另一端依次与钳位电容c1、钳位电容c2、钳位电容c3和钳位电容c4、缓冲电阻r2的一端串联，缓冲电阻r2的一端与外绝缘隔离结构相连接，放电线圈l1的一端与限流电阻r1的一端相连接，放电线圈l1的另一端设置在钳位电容c2和钳位电容c3之间；放电线圈l2的一端设置在钳位电容c2和钳位电容c3之间，放电线圈l2的另一端与缓冲电阻r2的一端相连接。
[0035]
所述的外绝缘隔离结构为环针间隙放电结构、球间隙放电结构或环针间隙放电结构和球间隙放电结构结合的复合结构。
[0036]
所述的引流线与负荷侧成角度设置，引流线与负荷侧支架的夹角范围为30度-60度。引流线一般为斜拉式连接设置，避免引流线与负荷侧垂直造成外绝缘隔离结构不能很好的进行隔离动作。
[0037]
在没有避雷器保护的时候，当线路遭受雷击时，绝缘子迅速被击穿，造成单相接地故障。在有避雷器保护的时候，当线路遭受雷电来波时，幅值达到避雷器动作电压使其迅速动作，使雷电流导入大地，而在绝缘子上的电压只有小的波动，绝缘子未发生闪络，很好的保护了绝缘子。但是从实验述仿真结果中得出，避雷器只对本身杆塔具有保护作用，而对附近其他杆塔不存在任何保护，由此可知避雷器是不存在保护范围的。因此，通常不在配电线路中大范围使用避雷器对线路进行保护，建议只在雷害多发段的杆塔等地方使用。
[0038]
因此需要考虑雷击闪络保护装置的保护范围。雷击闪络保护装置设置有最大电气距离，最大电气距离用于确定雷击闪络保护装置的保护范围，在安装雷击闪络保护装置时，
使所有杆塔的绝缘子到外绝缘隔离结构的电气距离都在保护范围内，即满足下面公式：
[0039]us
≤uj，
[0040]
式中：us
‑‑
线路上所受的雷电冲击电压，单位是kv；uj
‑‑
绝缘子的50％冲击放电电压；
[0041]
忽略间隙动作后弧道压降，保护间隙动作后，距离保护装置lx点的雷电过电压小于绝缘子的50％雷电冲击放电电压：
[0042][0043]
式中：i是通过间隙入地的雷电流，单位是ka；r是冲击接地电阻，单位是ω；α是雷电波的波头陡度，单位是kv/s；v是雷电波的波速，单位是m/s；
[0044]
对于一定陡度的雷电波，保护间隙保护的最大电气距离lmax与雷电流i的大小，杆塔接地电阻，绝缘子的50％雷电冲击放电电压uj等因素有关：
[0045][0046]
根据绝缘子冲击放电试验的数据及运行经验，选取杆塔冲击接地电阻小于30ω(取15ω计算)，雷电流幅值为5ka，波形为2.6/50μs，经计算，对于雷电活动强烈的用于海岛的雷击闪络保护装置的保护范围下表所示：
[0047]
用于海岛的雷击闪络保护装置保护范围理论计算值
[0048][0049]
雷击闪络保护装置，对于位于旷野配电线路杆塔以保护绝缘子为目的，考虑到保护间隙与绝缘子同种接地状态，间隙并联在绝缘子两端，可利用杆塔的自然接地(与绝缘子同状态)，在雷电流入地火花的作用下，一般要求杆塔的自然冲击接地电阻在30ω以下。
[0050]
实施例2：用于海岛的雷击闪络保护装置，其原理和实施方法与实施例1基本相同，不同之处如图2所示，所述的雷击闪络保护装置本体和连接金属支架之间还设有绝缘支架7，绝缘支架与连接金属支架之间固定连接，绝缘支架还与雷击闪络保护装置本体相连接且绝缘支架用于固定雷击闪络保护装置本体位置，雷击闪络保护装置本体还通过绝缘导线9和计数器8电连接，计数器还与连接金属支架电连接。
[0051]
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。