10kV跌落式自动隔离故障避雷器的开发应用

10kV跌落式自动隔离故障避雷器的开发应用摘要:本文主要通过对目前10kV架空线路上使用的氧化锌避雷器进行工艺及结构改进,研发出适用于10kV架空线路的跌落式自动隔离故障避雷器,达到不停电检修、试验、更换避雷器及避雷器故障或损坏时自动隔离故障并翻落,易于发现故障的目的。

以及该产品的经济效益和市场前景分析。

关键词:避雷器脱离器跌落式自动隔离故障
避雷器是一种并联在电器设备上的保护电器,用来限制过电压以保护电气设备。

所起作用是线路或设备上人为地制造绝缘薄弱点即间隙装置,间隙的击穿电压比线路或设备的雷电冲击绝缘水平低,在正常运行电压下间隙处于隔离绝缘状态,在过电压下间隙被击穿接地,放电降压起到保护线路或设备绝缘的作用。

我国避雷器产品的发展史,主要经历了四个时期,即:保护间隙、管式避雷器、阀式避雷器(配电型FS、变电所型FZ)、磁吹阀式避雷器和金属氧化物避雷器四个阶段。

其中保护间隙和管式避雷器、阀式避雷器等均被慢慢淘汰。

金属氧化物避雷器具有结构简单、体积小、通流容量大,保护性能及稳定性好等优点,从而逐步取代传统阀式避雷器,目前我国高压领域金属氧化物避雷器已处于垄断地位。

金属氧化物避雷器在结构上已由瓷外套氧化物避雷器发展到硅橡胶复合外套氧化物避雷器,硅橡胶复合外套氧化物避雷器与瓷外套氧化物避雷器相比
较而言,具有结构紧凑、体积小、通流容量大、重量轻、防爆炸和密封性能好、爬距大、耐污秽、制造工艺简单等优点,目前已普遍采用。

1 目前10kV架空线路上使用避雷器存在问题和对策
目前所使用硅橡胶复合外套氧化锌避雷器在技术上已经趋向于成熟,但仍然存在着避雷器出现故障难查找,由于10kV配电线路上安装了大量的避雷器,且处于10多米高的电杆上,肉眼很难判断是否出现故障。

特别是避雷器被击穿造成线路单相接地的故障,在故障查找过程中需要线路停电,由运行人员逐基杆塔上杆排查,往往需要很长时间才能查出故障点,查出故障点处理故障时需要开取事故抢修单,做安全措施、执行停送电汇报制度等方能施工,至少需要3人配合施工才能完成,费时费力,用户停电时间长,线路供电可靠性不高等缺点。

在运行规程中规定,金属氧化物避雷器在交接时、运行满3年的、怀疑有缺陷时必须做绝缘电阻测试、直流1mA下电压及75％该电压下泄漏电流的测量等试验项目。

目前的试验方法在对架空线路上的避雷器进行试验时,必需对线路进行停电,并且需要将固定在支架上的避雷器拆到地面上进行试验。

对架空线路上安装的避雷器进行例行试验时,需要大量的停电时间和大量的人力物力,同样存在费时费力,线路供电可靠性不高的缺点。

鉴于以上两方面的原因,我们需要研发一种避雷器,能实现以下两个功能,一是实现杆上安装的氧化锌避雷器在出现故障或损坏时自动
隔离故障,给运行人员可见、明显的断点,易于运行检修人员发现;二是实现杆上安装的氧化锌避雷器在不停电的情况下,易于从杆塔上拆除和拆除后再安装、并投运。

2 10kV跌落式自动隔离故障避雷器的开发
2.1 自动隔离故障避雷器的实现
在国外,欧美、日本及东南亚等国家的地区电网中普遍使用脱离器来实现避雷器在出现故障或损坏时自动隔离故障的功能。

实践证明,使用脱离器与避雷器串联使用,当避雷器出现故障或损坏时利用工频
短路电流让脱离器动作,使脱离器接地端自动与带电部分脱离,避雷器元件自动翻落,避雷器退出运行,防止事故进一步扩大,造成明显、可见的断点,易于运行检修人员在对线路巡视时及时发现和更换避雷器。

脱离器目前有热爆式和热熔式两种,目前国际上最为通用的为热爆式脱离器,目前已有不少国内生产厂家制造出与我国电网特点相适合的新型热爆式脱离器,脱离器与避雷器串联使用,其技术性能应满足以下四点:
(1)正常使用条件应与串联使用的避雷器相同;应具有与避雷器相同的耐受特性;(2)应具有良好的动作安秒特性,适用于我国电网特点;(3)应有适当的机械强度。

2.2 不停电拆、装避雷器的实现
目前我过电网中普遍使用的10kV跌落式熔断器正好具备不停电更换、检测及维修熔体的功能,我们将目前使用的配电型氧化锌避雷器改装后安装在跌落式熔断器的跌落式机构上,并将机构作适当的改造,就能达到在10kV线路不停电的情况下,借助绝缘拉闸操作杆方便地将避雷器从杆塔上摘除放到地面上,也可以很容易的将新的避雷器通过绝缘拉闸操作杆安装到跌落支架上,很方便地对避雷器进行检测、试验、维修与更换。

2.3 10kV跌落式自动隔离故障氧化锌避雷器的结构
我们与宁波国创前进电器有限公司共同研发制造出了10kV跌落式自动隔离故障氧化锌避雷器,其结构如:图1。

该产品由安装板固定在线路避雷器支架上,上静触头与线路带电引流线相连接,下静触头与地线相连接,当避雷器出现故障或损坏时脱离器动作,避雷器元件像跌落熔断器一样出现故障自动翻落,运行检修人员通过手持绝缘拉闸操作杆方便地从跌落支架上取下或者安装上避雷器。

真正实现自动隔离故障,不停电检修、更换与试验维护的功能。

不但保证了线路的畅通,提高了供电可靠性,而且大大的减少了电力运行维护人员的工作强度和时间,有效缓解当前检修资源不足与检修任务繁重的矛盾。

该机构绝缘子部分采用硅橡胶复合绝缘新料制成,所有动、静触头均采用铜片,以保证泄流通道的畅通,安装板等铁附件均热镀锌防腐。

在电力企业供电可靠性要求很严格的情况下,该产品特别适合于10kV架空主干线路上安装使用和不宜停电的场所如机场、医院、车站、重要政府结构、消防指挥中心、繁华商业区等供电可靠性高的单位和企业使用。

正常运行状态下10kV跌落式自动隔离故障氧化锌避雷器和普通氧化锌避雷器没有太大差别,因为该避雷器仅仅是安装结构上的改变,避雷器性能上未做改变。

我们担心的是安装机构的复杂化会适当的增加避雷器出现故障的几率,这种几率主要决定于生产厂家的产品质量,出现几率的大小有待我们在运行检修工作中去检验。

3 10kV跌落式自动隔离故障避雷器效益分析
我们假定一条10kV架空线路主杆线路上一组常规避雷器和一组跌落式自避雷器出现故障进行排查、清除故障在工时、供电量方面来对比进行效益分析,主要数据见:表1。

由表1可以看出,常规避雷器在故障查找时间上是跌落式自动隔离故障避雷器的4倍。

常规避雷器在更换时由于需要开取事故抢修单,做安全措施、执行停送电汇报制度等,用工人数至少3人及以上;跌落式避雷器更换时因不涉及停电,仅需执行操作票即可,用工人数2人,节省时间至少一半,节省5个工时数。

在多供电量方面,跌落式避雷器出现故障自动隔离,不需造成线路停电即可排查、清除故障,以线路最大负荷5000kW计算,可多供电量10000kW·h。

再考累到10kV配网上数量众多的避雷器3年一次例行试验和常规试验,跌落式自动隔离故障避雷器的安装使用将带来巨大的经济效益,提高了线路的供电可靠性,非常值得推广使用。

4 结语
10kV跌落式自动隔离故障氧化锌避雷器真正实现自动隔离故障,不停电检修、更换与试验维护的功能,经济效益可观,供电可靠性高,是
一种理想的扬长避短的电力防护产品,结合我国配电网情况可在10kV 架空配电线路上大力推广使用。

参考文献
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