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架空线路采用外串间隙线路避雷器来进行操作过电压和雷电过电压保护

July 8, 2016 • Arresters / 避雷器, 最近文章汇总

自20世纪90年代初期第一支复合外套线路避 雷器问世以来, 输电线路防雷的目标得以实现。 实际上, 基于IEEE 1410和IEEE 1243, 在每 基塔的每相屏蔽线上安装避雷器将确保雷电不 会诱发绝缘子闪络, 这本质上是一条 “防雷” 线 路。然而, 由于众多原因, 大部分设计架空线路 的工程师仍然没有采用这种有保障的策略来提 高防雷性能。或许大多数引述的原因是, 避雷 器本身被认为是降低可靠性的潜在因素并且也 需要大量的维护工作。 占据着输电线路避雷器设计主导地位的无间隙 线路避雷器 (NGLA) 在过去20年中的应用证明, 这样的担忧是没有确实根据的。无间隙线 路避雷器已经证实其可靠性很高而故障率相对 稀少。尽管如此, 为了消除线路设计人员所有 可能的担忧, 显而易见, 似乎有必要采用另一种 方法达到线路防雷的目标。
本文由独立的避雷器专家及INMR专栏作家 Jonathan Woodworth撰写, 探讨了外串间 隙线路避雷器 (EGLA) 的基本特性, 目的是为 了增加相关知识以及将外串间隙线路避雷器应 用到线路保护中

EGLA的理念要追溯到最早的输电 线路过电压保护时期, 但随后的数 年变成了执行同样功能的内部间 隙。历史悠久的原因是因为空气间 隙具备优异的耐受电压能力, 以及 可以预测在非常明确的电压水平下 的空气击穿。因此, 多年来避雷器 的设计持续利用EGLA却没有出现 过事故, 以及当前运行在线路上的 数以百万计的避雷器使用空气间隙 耐受着线路电压直到过电压出现。 出现过电压时,空气间隙被击穿,保 护线路中的设备。
当高度非线性金属氧化物压敏电阻 (MOV) 与由来已久的空气间隙串 联之后, 这种组合呈现出了早先设 计的间隙避雷器所没有的独特特 征。正是这种独特和可重复特征使 外部间隙MOV避雷器对配电和输电 线路的保护达到了极致。例如,作为 IEC认证的装置,图1中的EGLA已经 在日本、欧洲和墨西哥应用多年了。  
日本的线路上采用EGLA进行过电压 保护。 架空线路采用外串间隙线路避雷器来进行操作过电压和雷电过电压保护 架空线路采用外串间隙线路避雷器来进行操作过电压和雷电过电压保护 Screen Shot 2016 04 06 at 2

日本的线路上采用EGLA进行过电压 保护。

图1:安装在输电线路上的EGLA的典型结构(本图是在115kV的情况下) 架空线路采用外串间隙线路避雷器来进行操作过电压和雷电过电压保护 架空线路采用外串间隙线路避雷器来进行操作过电压和雷电过电压保护 Screen Shot 2016 04 06 at 1

图1:安装在输电线路上的EGLA的典型结构(本图是在115kV的情况下)

                     
IEC类型EGLA的不同之处在于, 它 被设计为仅仅保护线路不受雷击。 简单地通过将间隙距离增加到出现 操作冲击时不会发生击穿的水平, 达 到保护线路不受雷击。在230kV以上 的系统中, IEC类型EGLA不需要更 大的压敏电阻来应对与操作冲击有 关的能量。它的特点是, 与下面讨论 的EGLA相比, 间隙截面更大, 间隙 尺寸的公差更小。这种类型的EGLA 也是被IEC认证的避雷器, 并且有自 身特定的测试标准。 本文中涉及的EGLA是线路避雷器, 其设计用于消除绝缘子闪络, 而不是 保护诸如变压器这类敏感的油绝缘
设备, 强调这一点很重要。由于仅仅 用来消除绝缘子闪络, 这类避雷器的 波头火花击穿不相关联, 不是应用的 问题。图2将EGLA和NGLA的波头 特性进行了对比。也证明了EGLA虽 然能够有效地消除绝缘子闪络, 但却 不能用来保护敏感的变压器绝缘。 EGLA的运行模式 EGLA间隙和压敏电阻协调配合, 共 同执行开合避雷器的工作。尽管间 隙有着强火花放电特性, 但保护线 路绝缘子自我恢复绝缘绰绰有余, 不论是配电系统或者甚至是500KV 的输电系统。当直击雷电波沿着线 路到达标准绝缘子时, 将造成绝缘 子闪络并导致电力系统故障。通过 使用EGLA保护绝缘子可以防止这 样的故障发生。在这种情况下, 雷 电波将直接通过避雷器, 由于电压 高于间隙的击穿电压并且达到压敏 电阻的临界点, 避雷器立即导通。
图2:NGLA和EGLA的保护特性对比。 架空线路采用外串间隙线路避雷器来进行操作过电压和雷电过电压保护 架空线路采用外串间隙线路避雷器来进行操作过电压和雷电过电压保护 Screen Shot 2016 04 06 at 1

图2:NGLA和EGLA的保护特性对比。

Switching & Lightning Protection of Overhead Lines Using Externally Gapped Line Arresters  架空线路采用外串间隙线路避雷器来进行操作过电压和雷电过电压保护 架空线路采用外串间隙线路避雷器来进行操作过电压和雷电过电压保护 Screen Shot 2016 04 06 at 2

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