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HY5WX-51/134線路避雷器的電壓分布

來源:網絡    發布于:2012-6-12 13:41:47    點擊:125    品牌:登瑞電氣    【進入產品中心

無間隙氧化鋅避雷器由于不存在放電間隙以及具有優良的非線性電阻特性,已在我國電網廣泛應用。*早的瓷外套氧化鋅避雷器采用座式安裝在變電站,后來發展了復合外套氧化鋅避雷器。與瓷外套氧化鋅避雷器相比,采用復合外套使氧化鋅避雷器重量大為減輕、機械強度極大提高,從而使氧化鋅避雷器可采用懸掛方式安裝。與座式氧化鋅避雷器相比,HY5WX-51/134線路氧化鋅避雷器具有以下優點:
(1)
不需要支架,節省變電站地面安裝面積,可節省工程費用。
(2) HY5WX-51/134
線路避雷器抗地震性能好。
(3) HY5WX-51/134
線路避雷器除可用于變電站外,還可擴大到輸電線路,以提高線路的耐雷水平和深度限制線路的操作過電壓水平。
(4)
由于HY5WX-51/134線路避雷器距地面較遠,與大地間的雜散電容小,使氧化鋅避雷器的電壓分布有一定的改善,相應地,均壓環的尺寸可減小,因而氧化鋅避雷器懸掛安裝在構架上,相間距離不會增大。
由于無間隙氧化鋅避雷器不存在串聯放電間隙,在正常情況下,系統的工頻電壓長期加在閥片上,使閥片上流過阻性電流,產生功耗。當閥片上的電壓分布不均勻時,將造成部分閥片在正常情況下承擔電壓過高而加速老化,結果可能導致整個HY5WX-51/134避雷器的損壞而縮短其預期運行壽命;同時,從長期工作性能和熱穩定性出發,要求無間隙氧化鋅避雷器的電壓分布盡可能均勻。所以在HY5WX-51/134避雷器的設計和試驗中,對閥片電壓分布的均勻性要求很高。GB11032-2000《交流系統用無間隙金屬氧化物避雷器》對動作負載的試驗規定:考慮電壓分布不均勻的影響,電阻閥片在HY5WX-51/134避雷器中所承受的校正后的*大持續運行電壓為Uct=Uc(1+0.5L)即閥片電壓分布不均勻系數*大允許值為Uct/Uc=1+0.5L式中:L為避雷器的閥片總高度(m);Uc為運行中每只閥片上的平均電壓,并規定該電壓分布必須由測量或計算來證實。
實際掛網運行的HY5WX-51/134線路避雷器,由于與大地、桿塔以及輸電線之間具有雜散電容,往往使得線路避雷器的電壓分布很不均勻,兩端附近的電阻閥片承受的壓降比較高。因此,研究氧化鋅避雷器的電壓分布和改善其電壓分布具有重要的意義。
1
懸掛式復合外套氧化鋅避雷器閥片的電壓分布
1.1
計算方法

對于座式氧化鋅避雷器,其電場分布計算和均壓環設計方面的數據比較多;而對于HY5WX-51/134線路避雷器,其計算和數據較少。本文對HY5WX-51/134線路避雷器的電壓分布進行了計算,按照HY5WX-51/134避雷器實際安裝情況繪制物理模型及給定場域中各部分介質的相對介電常數,這使得在設計計算中,可以靈活地調整場域尺寸或改變材料特性而得到多種計算結果,以便于進行方案比較,從而使設計計算較簡便。同時,它不像采用按電容網絡電路建立電位矩陣方程計算的方法,當一有變動時便需要去一一計算電位系數和重新實測電容值。本次計算了一個220kV變電站門型構架上HY5WX-51/134線路避雷器的電壓分布,構架的橫梁對地高度15m、跨距12m,三相氧化鋅避雷器均勻布置,即彼此之間及邊相與塔柱間的距離均等于3m。為簡便計算,還把原本三維的邊界條件按等值原則簡化成二維軸對稱場進行計算,其中對接地的桿塔塔柱和橫梁的處理是將塔柱等值為一以HY5WX-51/134避雷器閥片柱軸線為中心的圓柱面,將橫梁等值為閥片柱上的一圓盤,柱面和圓盤的半徑分別按此2個面與閥片柱間的電容與原先閥片柱與塔柱及橫梁間的電容保持相等的原則確定。高壓導線也用位于閥片柱下方的等值圓盤代替,其大小也根據與氧化鋅避雷器閥片柱間的電容等值原則確定。這樣處理后,計算場域化成了以氧化鋅避雷器為中心的軸對稱二維場,易于剖分求解。該方法對于僅主要分析位于軸線處的閥片電壓分布的問題可以保證有足夠的精度。
1. HY5WX-51/134
線路避雷器的電壓分布
計算的氧化鋅避雷器懸掛在變電站的門型構架上,上端接零電位,下端接高壓,此避雷器的電壓分布不均勻系數*大允許值為1.085)。閥片編號從下方高壓側向上依次為170,閥片的相對介電常數εr900,復合外套的εr35。當構架高為15m、HY5WX-51/134線路避雷器離地13m高時。當不加均壓環時,閥片電壓承擔率分布曲線為曲線1,高壓端附近的高壓承擔率高達1.27,電壓分布很不均勻,明顯不能滿足運行的要求。當安裝有均壓環,其ФD500mm,Фd40mm,提升高度h150mm時,分布曲線為曲線2,電壓分布明顯改善。更好的方案是安裝ФD500mm、Фd40mm的均壓環,提升高度h200mm,這時閥片電壓承擔率分布曲線為曲線3,閥片電壓承擔率*高為1.05,已能很好地滿足運行要求。但如果沿用座式氧化鋅避雷器安裝時的均壓環尺寸,其ФD800mm,Фd60mm,h400mm,閥片電壓承擔率分布曲線為曲線4,明顯可以看到均壓環起到了過補償的作用,究其原因,是因為座式氧化鋅避雷器安裝點離地較近,故對大地的雜散電容大,要補償這部分雜散電容,改善電壓分布,需要安裝補償作用大的均壓環。而對于HY5WX-51/134線路避雷器,因安裝點離地面較遠,與大地的雜散電容已較小,如果再沿用為座式氧化鋅避雷器設計的同樣尺寸的均壓環,顯然已不合理。

懸掛高度對氧化鋅避雷器電壓分布的影響

由于氧化鋅避雷器與大地間雜散電容的大小與避雷器的離地高度有關,所以離地高度對避雷器的電場分布會有影響。本文對HY5WX-51/134避雷器安裝有ФD500mm、h150mm的均壓環,高壓端距地高度分別從5m13m時的電場分布進行了計算。當離地高度大于9m時,安裝此均壓環均能滿足運行要求,而小于9m時,就不能滿足要求,應重新調整均壓環的尺寸。

2結論
(1)
應用HY5WX-51/134線路避雷器比座式氧化鋅避雷器有許多優越性。
(2) HY5WX-51/134
線路避雷器直接懸掛在變電站的構架或線路桿塔上,與座式氧化鋅避雷器相比,因其與地面的距離大,電壓分布不均勻情況好于座式安裝,均壓環的尺寸也可相應減校離地高度到一定程度上即影響線路避雷器的電場分布,因此在設計HY5WX-51/134線路避雷器的均壓環時,應考慮其實際情況,對避雷器的電壓分布進行計算后,合理設計均壓環的尺寸和提升高度,使均壓環能有效地發揮改善電壓分布的效果。

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