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西美雷10kV多腔室吹弧式防雷装置安装方案
作者:hfkj    发布于:2019-06-05 12:54:33    文字:【】【】【
摘要:雷击事故分析原因

 西美雷10kV多腔室吹弧式防雷装置安装方案 

长沙恒飞科技发展有限公司

20193 

西美雷10kV多腔室吹弧式防雷装置安装方案

 

雷击事故分析原因:

①雷击方式、类型、强度、陡度不可控:与气象参数有关

②雷击拦截不可控:无法突破大峡谷、山坡地带,避雷线拦截雷电失效机理

③地网降阻不可控:无法突破土壤电阻率大和地网面积有限制约

④耐雷水平不对称:实际雷电能量与设计雷电防护水平往往相差甚远。

 

避雷器存在固有结构缺陷

电网主要防雷装置——避雷器已有近百年历史,虽然在工艺材料等方面有重大改进,但雷电通道存在阀片电阻这一结构式格局没有改变。

压超标:阀片电阻开通延迟且产生巨大电位差,造成残压超标;

②热量积累:阀片电阻产生热积累(I2R),造成大概率的热击穿;

③防潮散热:阀片防潮层影响散热,加剧热击穿;

④能量释放:雷电能量释放的顺畅性受到阀片电阻严重制约;   

⑤永久短路:热击穿的避雷器形成永久性短路点,构成电网新的事故源。

 

避雷器保护功能缺陷:

延时产生巨大残压引发闪络:阀片电阻从高阻态降到低阻态的开通延迟将导致峰值雷电流与高阻阀片作用下的巨大残压,引发绝缘子闪络而保护失效。

发生概率达75%的叠加性雷击下形成巨大等效电流源,在阀片电阻上产生阶梯式残压叠加,导致残压严重超标。

③绕击导致残压超标并热击穿:绕击注入巨大雷电流使避雷器残压超标而热击穿并完全失效。

④避雷器标准散热时间:60s,而实际叠加雷击允许散热时间:30ms 1/2000),所有无法防御叠加性雷击。

 

雷击示意图:

10kV架空线路,由于杆塔较低,周围一般有其他更高的遮挡物,雷击故障基本以感应雷为主,大概占累计故障的80%以上。

只有在一下空旷,地势较高或靠近水体的地方,10kV的杆塔可能会遭受直击雷侵害,一般直击雷伴随多次短冲击,对线路设备的危害具有叠加性,尤其是传统氧化锌避雷器,短时遭受多次雷电冲击时,热能积累严重,会加剧阀片老化,产品故障率显著增高。

 

多腔吹弧式防雷装置原理:

多腔室间隙是一种用于线路雷电防护的装置,由多腔室间隙本体和外串联间隙两部分组成,与线路绝缘子(串)并联安装。雷电过电压下,多腔室间隙击穿导通,整体呈现低阻抗,对地泄放雷电能量,限制线路上的雷电过电压幅值;雷电冲击过后,利用多腔室间隙本体具有的熄弧功能快速遮断系统工频续流,线路在变电站断路器保护跳闸启动之前已经恢复到正常运行状态。设置外串联间隙的主要目的是调节实现多腔室间隙与被保护线路绝缘子之间合理绝缘配合、避免多腔室间隙本体长期承受系统工作电压。与敞开式的并联间隙防雷装置相比,多腔室间隙的最大优点在于具有遮断工频续流能力,虽然雷击造成线路绝缘闪络并短时建弧,但线路不跳闸。

多腔室间隙本体是实现遮断工频续流的核心部件,由多个串联的空气间隙腔室组成。每个空气间隙腔室由包裹在复合外套内的一对金属电极以及电极间的气室构成,每个气室设计有一个对外喷气口,结构示意图见图A.1。雷电过电压下,金属电极间的间隙击穿,工频续流电弧沿雷电冲击放电通道形成,彼此独立的空气间隙腔室将电弧分割成多个短电弧。电弧产生的高温迅速加热气室内的空气,气体膨胀与外界形成气压差,遂沿喷气口喷出,将电弧弧柱一起带出;同时,电弧弧柱处于线路电流产生的磁场中,还受到电磁推力作用,该电磁力方向始终指向线路负荷侧。续流电弧起始时弧柱长度最短,弧道电阻最小,由于电弧弧根始终维持在金属电极表面,弧柱运动到气室外部后,拉伸变长,弧道电阻随之增大,如图A.2示意。维持电弧燃烧所需的弧道压降与弧道电阻正相关,由于系统电源容量非无穷大,随着弧柱长度的增大,当弧道压降无法继续增加后,电弧电流随之减小,使得维持电弧燃烧变得困难;另一方面,由于电弧弧柱被吹出空气腔室外,直接与外部的空气接触,加强了电弧中等离子体的扩散和热量的耗散,加速了电弧的去游离过程。上述效应联合作用使得工频续流在过零时被遮断。

A.1  多腔室吹弧式线路防雷装置结构示意图

A.2  电弧弧柱拉伸变长示意图

 

由于工频电流第一次过零的时间不会超过10ms(工频电流周期20ms),而断路器跳闸响应动作时间需要50ms以上,因此线路不会发生跳闸。

多腔室吹弧式防雷装置技术指标

产品

类型

额定电压

kV

灭弧时间

大电流冲

击耐受能

力(kA

最大可遮断工频续流

kA

雷电释放能力(C

减低雷击跳闸率

产品

寿命

西美雷10kV多腔室吹弧式防雷装置

13.2kV

10ms以内

65

1

1.0

90%

10

以上

 

多腔吹弧式防雷装置的优势

原理先进性优势:采用专利“简易淬弧技术”,电弧通过产品本体,将一个大电弧分散成一连串的小电弧,通过一个个小的灭弧室将电弧喷射到空气中,由于空气的冷却作用以及电弧弧道电阻的增加,工频电弧在第一次过零点时熄灭。该功能的发挥,不依靠产品接地电阻的大小,因此,对杆塔接地电阻没有特殊要求,尤其对于山区的线路,产品安装便捷,节省接地成本。

技术措施合理性:依赖多腔吹弧技术解决雷击过电压和工频过电流问题。防雷效果与电网电阻、雷击强度、雷击叠加性无关。

运行维护便利性:该防雷装置凭借特有的专利技术,摆脱了对传统氧化锌材质的依赖,不存在易老化、热崩溃、受潮等故障,无需维护和定期检测。

产品使用寿命:该产品使用寿命高达10年以上,是传统氧化锌产品的2倍以上,性价比更高。

 

灭弧防雷装置与传统避雷器对比

名称

多腔吹弧式防雷装置

避雷器阀片防雷

残压

热击穿

使用寿命

10年以上

5年以内

维护周期

免维护产品

需定期检测维护更换

自身安全性

不存在永久性故障,自身安全性极强

存在永久性短路故障

雷击跳闸率

降低90%以上

视雷击类型、大小不可控

接地电阻

无特殊要求

要求10Ω以内

 

产品安装方法及示意图

西美雷10kV多腔室吹弧式防雷装置SAi10z.FG

  10kV感应雷产品每个回路每根杆塔仅安装一相,并换相错位安装,安装方式如下图所示:

  该产品的安装非常方便,出厂前核心部件已经提前组装好,空气间隙固定牢靠,在现场安装的时候将产品通过横担固定金具固定到横担上,最后将产品跳线与导线进行连接即可。

 

  该产品停电安装步骤如下图:

 

  绝缘斗臂车带电安装步骤如下图:

 

改造方案:

安装建议:在杆塔地势较高的地方,如山顶,山腰,转角铁塔等;在地势开阔或者地质特殊的地方,如苗圃场,菜地,农田,采石场等;在水源附近,如:溪流,河边,江边,水塘等,并根据雷击定位系统得出雷击密集的地方重点安装保护,每200米安装3支产品,每支杆装1支,错位换相安装(abc相各装一支),可减少99%由感应过电压造成的停电,保护绝缘子和导线免遭破坏。

(具体方案需根据线路情况再做具体安装改造。)

 

数量费用统计:

产品名称

单价/

杆塔数量

安装方式

安装产品数量/

总价/万元

西美雷10kV多腔室吹弧式防雷装置

2000

 

每基塔安装1支(abc相换相装)

 

 

 

十一、西美雷避雷器湖南业绩

 

用户单位

 

使用数量

 

用户情况

 

用户联系人

郴州供电公司

 

 

 

2017年,10KV180

2018年,10KV270

20195月前,10KV150

资兴、桂阳、苏仙等雷击严重地区在使用西美雷避雷器后,没有出现雷击断线事故,雷击跳闸次数减少80%以上

15107355718

2018年,35KV80

资兴,迄今为止,35KV线路没有出现跳闸

18973582325

湘西供电公司

2017年,10KV150

运行良好

18574300218

长沙供电公司

 

2016年,10KV240

2017年,10KV270

20195月前

长沙县、湘江新区(2019年)

长沙县暮云、榔梨等过去雷击频繁的线路在使用西美雷避雷器后,没有出现雷击断线事故,雷击跳闸次数减少85%以上

13637473377

怀化供电公司

 

2016年,10KV170

怀化溆浦,使用西美雷避雷器后,没有出现雷击断线事故,雷击跳闸次数减少80%以上

13874577530

岳阳供电公司

 

 

2017年,10KV210

2018年,10KV260

岳阳县、平江县,使用西美雷避雷器后,没有出现雷击断线事故,雷击跳闸次数减少85%以上

13873077733

十二、用户使用报告

访问统计
脚注信息
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