一、保护原理-伏秒特性配合
并联间隙装置两端电极距离小于绝缘子串的干弧距离,因此线路遭受雷击、绝缘子两端承受雷电过电压时,并联间隙一般会先于绝缘子发生放电,此时电弧会发生在并联间隙两电极之间,从而保证绝缘子不与电弧发生接触。
并联间隙先于绝缘子放电的条件是并联间隙的伏秒特性曲线位于绝缘子串的伏秒特性下方,典型的绝缘子-并联间隙伏秒特性如下图所示。
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在上图中,纵坐标为雷电过电压幅值,横坐标为过电压作用时间,曲线上的点表示在该幅值过电压作用下,持续多长时间会发生放电击穿,当雷电过电压幅值不超过1300 kV时,间隙的伏秒特性位于绝缘子下方,也即并联间隙会更早击穿,从而实现对绝缘子的保护。
然而,当雷电过电压幅值搞到一定程度,此时绝缘子与并联间隙的伏秒特性将非常接近,甚至会出现绝缘子伏秒特性更低的情况,此时并间隙就可能出现失效。
二、并联间隙效用
雷击对绝缘子的损害包括以下几个方面:
1)雷电过电压损伤瓷绝缘子内部,产生零值绝缘子
雷电产生的过电压波头较陡时,如果瓷绝缘子瓷头有微弱的缺陷,过电压会造成缺陷持续发展,承受一定次数的陡波过电压作用后会造成瓷件头部的裂纹、灼伤,最终产生零值绝缘子。
2)短路电弧产生高温烧伤绝缘子
雷击造成绝缘子放电,可分为两个阶段,第一个阶段为绝缘子表面击穿,雷电过电压作用下造成绝缘子两端电场强度增加、产生先导,两端先导逐步接近、连接,导致放电通路的产生。第二个阶段是工频续流,放电通路产生后,该通路中将产生工频短路电流(幅值可达数十kA),直到该线路开关断开。工频续流使电弧内部产生高位,尤其是电弧两端温度将高达数千度,高温电弧与绝缘子接触可能造成瓷绝缘子釉层损坏、玻璃绝缘子灼伤甚至自爆、复合绝缘子伞裙烧伤等。
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3)短路电弧通过零值绝缘子(瓷)时造成零值绝缘子炸裂、断串
短路电弧与绝缘子接触时,如果绝缘子恰好是零值绝缘子,由于零值绝缘子内部电阻小于表面电阻,此时大量电弧能量将从绝缘子内部通过,将造成零值绝缘子炸裂、绝缘子断串。
并联间隙可以有效避免上述第2、第3点,从而大大减少绝缘子受损、断串的概率,提升线路重合成功率、减少绝缘子维护工作量,理想情况下,甚至可以延后、甚至取消线路雷击跳闸后的巡线工作,从而大大减轻现场线路运维人员工作量。
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