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CN112789774B - 外部间隙线路避雷器 - Google Patents

外部间隙线路避雷器 Download PDF

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CN112789774B CN201980063898.8A CN201980063898A CN112789774B CN 112789774 B CN112789774 B CN 112789774B CN 201980063898 A CN201980063898 A CN 201980063898A CN 112789774 B CN112789774 B CN 112789774B
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Abstract

本文提出的实施例涉及用于输电线路的外部间隙线路避雷器EGLA。EGLA包括具有第一端和第二端的串联变阻器单元SVU(1)，该SVU被配置为连接在输电线和地之间，串联连接到SVU的第一端的主火花放电间隙单元(8)，布置在SVU的第二端和地之间的辅助间隙，且辅助间隙串联连接到SVU的第二端，与辅助间隙并联连接的短路连接装置(3)，以及布置在短路连接装置中的断开装置(4)，该断开装置被配置为当SVU过载时断开短路连接装置。还提出了一种由EGLA执行的冲击保护方法。

Description

外部间隙线路避雷器
技术领域
本发明涉及一种外部间隙线路避雷器及其输电线路冲击保护方法。
背景技术
通过使用与输电线路塔架上的线路绝缘体并联电连接的外部间隙线路避雷器(EGLA)，可以实现保护输电线路免受闪电引起的闪络的风险。EGLA传统上由与串联变阻器单元(SVU)串联的单个外部间隙组成。当闪电击中输电线路时，串联间隙的尺寸被设计成火花放电，这使SVU导通并允许闪电浪涌电流在没有线路绝缘体的闪络的情况下安全地转移到地。由于许多原因，SVU可能过载，而即使在SVU停止工作的情况下，线路也能够被通电并保持工作是很重要的。因此，传统上必须将间隙距离的尺寸设计得足够大，以确保其不会对例如开关引起的冲击火花放电。
由于对于闪电必须火花放电但对于开关冲击不火花放电的矛盾标准，很难实现EGLA串联间隙的适当设计。实现适当设计的困难随着传输电压的增加而增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种EGLA的设计，该设计可以主要集中在针对闪电的火花放电上。
根据第一方面，提出了一种用于输电线路的外部间隙线路避雷器(EGLA)。该EGLA包括具有第一端和第二端的串联变阻器单元(SVU)，该SVU被配置为连接在输电线和地之间，串联连接到SVU的第一端的主火花放电间隙单元，布置在SVU的第二端和地之间的辅助间隙，且辅助间隙串联连接到SVU的第二端，与辅助间隙并联连接的短路连接装置，以及布置在短路连接装置中的断开装置，该断开装置被配置为当SVU过载时断开短路连接装置。
通过所提出的EGLA，通过受控地增加第二串联间隙，有助于实现EGLA的适当设计。尽管所提出的EGLA对于超高压应用是最有用的，但是其也可以用于较低和较高电压应用。
主火花放电间隙单元可被配置为针对闪电冲击和针对开关冲击而不针对工频临时过电压(TOV)火花放电。
主火花放电间隙单元可被配置为针对闪电冲击而不针对TOV火花放电。
辅助间隙可以被配置为不针对开关冲击火花放电。
辅助间隙与主火花放电间隙一起可被配置为不针对开关冲击火花放电。
断开装置可被配置为通过将短路连接装置分成两个单独的部分来断开短路连接装置。
EGLA的尺寸可以被设计成用于超高压。
短路连接装置可以是SVU的可视故障指示器。
断开装置可包括具有被动触发器的爆炸装药。
根据第二方面，提出了一种用于输电线路的冲击保护的方法。该方法在EGLA中执行，该方法包括当连接在输电线路和地之间的SVU过载时，通过串联连接在SVU的第一端和输电线路之间的主火花放电间隙单元的火花放电，通过断开装置断开短路连接装置，短路连接装置与串联布置在SVU的第二端和地之间的辅助间隙并联布置。
火花放电的电压可由闪电冲击或开关冲击而不是由TOV引起。
辅助间隙可以被配置为不针对开关冲击火花放电。
辅助间隙与主火花放电间隙一起可被配置为不针对开关冲击火花放电。
断开步骤可以包括启动断开装置以将短路连接装置分成两个分开的部分。
EGLA的尺寸可以被设计成用于超高压。
该方法还可以包括可视地指示SVU的操作状态。
通常，除非在本文中明确地另外定义，否则权利要求中使用的所有术语将根据它们在技术领域中的普通含义来解释。除非明确地另外说明，否则对“一/一个/该元件、装置、部件、模块、步骤等”的所有引用都将被开放地解释为指代该元件、装置、部件、模块、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则本文所公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序来执行。
附图说明
现在参考附图通过示例描述本发明，其中：
图1是根据本文提出的实施例的EGLA的示意图；
图2是根据本文提出的实施例的EGLA的示意图；
图3是示出与塔架绝缘体相关的EGLA的示意图；以及
图4是示出用于本文提出的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，通过示例的方式提供这些实施例，以使得本公开内容将是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
在外部间隙线路避雷器(EGLA)中的电极之间的物理气隙间隔或击距部分地限定了给定冲击的临界闪络电压(CFO)。此外，间隙电极的形状或形式也起作用，并且这限定了所谓的“间隙因子”，其对给定浪涌或冲击的闪络的概率有影响。可能需要具有高间隙因子的大间隙间隔，以确保当EGLA的串联变阻器单元(SVU)不起作用时，EGLA不会针对开关电涌发生闪络。然而，具有针对开关冲击的高间隙因子的足够间隔可能不能用针对闪电冲击适当操作另外所需的特定配置来实现。通过增加串联的辅助间隙，只有当SVU不工作时，主间隙才能容易地设计成应付闪电冲击，并且引入的辅助间隙允许在没有闪络的情况下处理限定幅度的开关冲击。通过具有串联的多于一个间隙可以改善间隙因子。
根据SVU的状态增加辅助串联间隙，作为增加EGLA的开关冲击耐压(SIWV)/基本开关电平(BSL)的手段，以便承受更大数量级的开关感应冲击。这对于超高压应用是重要的，但对于较低电压的应用也是有用的。
通过受控地增加辅助串联间隙，仅当SVU不工作时，主串联间隙才可以被设计成应付闪电冲击、开关冲击以及工频临时过电压(TOV)。通过引入辅助间隙，可以针对限定幅度的开关冲击并且在SVU故障而线路绝缘没有闪络的情况下提高性能。主串联间隙可以例如设计成在正常工作中针对闪电冲击和开关冲击火花放电，因为当SVU不工作时，辅助串联间隙与主间隙一起将防止针对开关冲击的火花放电。辅助串联间隙也可设计成防止针对开关冲击的火花放电，而不考虑主间隙。
参考图1给出了用于输电线路的EGLA的实施例。输电线路通过线路绝缘体由输电线路塔架支撑。EGLA布置在输电线路和输电线路塔架之间，并且与线路绝缘体电并联。EGLA包括在SVU 1的第一端与输电线路之间的主火花放电间隙。EGLA还包括在SVU 1的第二端与地之间(通过输电线路塔)的辅助间隙。SVU 1、主火花放电间隙和辅助火花放电间隙串联连接。EGLA还包括与辅助间隙并联连接的短路连接装置3，以及布置在短路连接装置3中的断开装置4。
SVU 1包括通过柔性链路串联连接的三个变阻器1a、1b和1c。然而，串联变阻器的数量可以根据输电线路的传输电压来适配。
主火花放电间隙由主火花放电间隙单元8提供，该单元包括在其端部具有间隙电极2a和2b的悬挂绝缘体5。在设计只考虑闪电冲击和TOV的情况下，对于本领域技术人员来说，选择悬挂绝缘体和间隙电极的具体细节是简单的。
辅助间隙在悬挂绝缘体6上方。在设计考虑到不允许在主火花放电间隙和辅助火花放电间隙上的开关冲击的情况下，对于本领域技术人员来说，选择悬挂绝缘体的具体细节是简单的。
短路连接装置3是在SVU 1的第二端和地之间的导电连接。它可以是例如导线、电缆、链、导体、杆、管、连杆或其它适于通过电流的装置的形式。
断开装置4被配置为在预定过载电流下触发操作。断开装置4可以例如包括具有被动触发器的爆炸装药。
短路连接装置3还可以用作SVU 1的工作状态指示器。在SVU 1过载之后，断开装置4将短路连接装置3的导线分成两个分开的部分，这两个分开的部分此后将分别从SVU 1和地直接垂下。从远处，甚至从地面或空气处，可以容易地看到SVU 1不再如预期的那样工作。尽管断开装置4被示出为布置在短路连接装置3的中间，但在其它变型中，它可布置在短路连接装置3的不同部分中。它可以例如被布置成靠近SVU 1，导致短路连接装置3沿输电线路塔架垂下，或者例如被布置成靠近输电线路塔架，导致短路连接装置3从SVU 1垂下。
EGLA被配置为在使用期间附接到的输电线路可以是超高压输电线路。EGLA被配置为在使用期间附接到的地可以是用于输电线路的传输塔架。
参考图2给出了用于输电线路的EGLA的实施例。输电线路通过线路绝缘体由输电线路塔架支撑。EGLA布置在输电线路和输电线路塔之间，并且与线路绝缘体电并联。EGLA包括在SVU 1的第一端与输电线路之间的主火花放电间隙。EGLA还包括在SVU 1的第二端与地之间(通过输电线路塔架)的辅助间隙。SVU 1、主火花放电间隙和辅助火花放电间隙串联布置。EGLA还包括与辅助间隙并联的短路连接装置3，以及布置在短路连接装置3中的断开装置4。
SVU 1包括通过柔性或固定链路串联连接的三个变阻器1a、1b和1c。变阻器的数量可以根据输电线路的传输电压来适配。SVU 1的第二端可以设置有底部重物7以保持EGLA相对不可移动地直接垂下。
主火花放电间隙由主火花放电间隙单元8布置，该单元包括在其端部具有间隙电极2a和2b的悬挂绝缘体5。在设计只考虑闪电冲击和TOV的情况下，对于本领域技术人员来说，选择悬挂绝缘体和间隙电极的具体细节是简单的。
辅助间隙在空气上方。在设计考虑到不允许在主火花放电间隙和辅助间隙上的开关冲击的情况下，对于本领域技术人员来说，选择气隙的具体细节是简单的。
短路连接装置3是在SVU 1的第二端和地之间的导电连接。它可以是例如导线、电缆、链、导体、杆、管、连杆或其它适于通过电流的装置的形式。
断开装置4被配置为在预定过载电流下触发操作。断开装置4可以例如包括具有被动触发器的爆炸装药。
短路连接装置3还可以用作SVU 1的工作状态指示器。在SVU 1过载之后，断开装置4将短路连接装置3的导线分成两个分开的部分，这两个分开的部分此后将分别从SVU 1和地直接垂下。从远处，甚至从地面或空气处，可以容易地看到SVU 1不再如预期的那样工作。尽管断开装置4被示出为布置在短路连接装置3的中间，但在其它变型中，它可布置在短路连接装置3的不同部分中。它可以例如被布置成靠近SVU 1，导致短路连接装置3沿输电线路塔架垂下，或者例如被布置成靠近输电线路塔架，导致短路连接装置3从SVU 1垂下。
参照图1和2给出了用于输电线路的EGLA的实施例。该EGLA包括具有第一端和第二端的SVU 1，SVU 1被配置为连接在输电线路和地之间，串联连接到SVU 1的第一端的主火花放电间隙单元8，布置在SVU 1的第二端和地之间的辅助间隙，且辅助间隙串联连接到SVU 1的第二端，与辅助间隙并联连接的短路连接装置3，以及布置在短路连接装置中的断开装置4，该断开装置被配置为当SVU过载时断开短路连接装置。
主火花放电间隙单元可被配置为针对闪电冲击和针对开关冲击而不针对TOV火花放电。
主火花放电间隙单元也可替换地设计成不针对开关冲击但仍针对闪电冲击火花放电。
辅助间隙可以被配置为不针对开关冲击火花放电。
当SVU过载时，辅助间隙与主间隙一起可以被配置为不针对开关冲击火花放电。
断开装置可包括爆炸装药，被配置为通过将短路连接装置3分成两个分开的部分而断开短路连接装置3。
EGLA的尺寸可以被设计成用于超高压，即800kV以上。
短路连接装置可以是SVU的可视故障指示器。
结合图1和2示出的实施例以平行于输电线路的视图示意性地示出。图3以垂直于输电线路的视图示意性地示出了EGLA的布置。线路绝缘体10布置在输电线路和输电线路塔之间，EGLA布置在输电线路和塔架之间，即，与绝缘体10电并联。线路绝缘体可以是例如张力绝缘体或悬挂绝缘体。
尽管在附图中已经将EGLA示出为从输电线路向下布置到输电塔桅，但是EGLA可以替代地从输电线路支撑横臂向下布置到输电线路。
参考图4，给出了用于输电线路的冲击保护的方法的实施例。该方法在EGLA中执行，并且该方法包括当连接在输电线路和地之间的SVU过载时S100，通过串联连接在SVU的第一端和输电线路之间的主火花放电间隙单元的火花放电，通过断开装置断开S110短路连接装置，短路连接装置与串联布置在SVU的第二端和地之间的辅助间隙并联布置。断开装置布置在短路连接装置处。
火花放电的电压可由闪电冲击或开关冲击而不是由TOV引起。
辅助间隙可以被配置为不针对开关冲击火花放电。
当SVU过载时，辅助间隙与主火花放电间隙一起可被配置为不针对开关冲击火花放电。
断开步骤可以包括启动爆炸装药以将短路连接装置断开成两个分开的部分。
EGLA的尺寸可以被设计成用于超高压。
该方法还可以包括可视地指示S120 SVU的操作状态。
上面已经参考几个实施例主要描述了本发明。然而，本领域技术人员容易理解，在由所附专利权利要求限定的本发明的范围内，除了上面公开的实施例之外的其它实施例同样是可能的。

Claims (16)

1.一种用于输电线路的外部间隙线路避雷器EGLA，包括：
串联变阻器单元SVU(1)，具有第一端和第二端，所述SVU被配置为连接在输电线和地之间；
主火花放电间隙单元(8)提供主火花放电间隙并串联连接到所述SVU(1)的第一端并且包括具有间隙电极(2a和2b)的悬挂绝缘体(5)；
短路连接装置(3)，其连接在所述SVU(1)的第二端和地之间并且与设置在所述SVU(1)的第二端和地之间的辅助间隙并联连接，其中，所述辅助间隙和所述主火花放电间隙串联布置；以及
断开装置(4)，布置在所述短路连接装置中，所述断开装置被配置为当所述SVU过载时断开所述短路连接装置。
2.根据权利要求1所述的EGLA，其中，所述主火花放电间隙单元被配置为针对闪电冲击和针对开关冲击而不针对工频临时过电压TOV而火花放电。
3.根据权利要求1所述的EGLA，其中，所述主火花放电间隙单元被配置为针对闪电冲击而不针对工频临时过电压TOV而火花放电。
4.根据权利要求1所述的EGLA，其中，所述辅助间隙被配置为不针对开关冲击而火花放电。
5.根据权利要求1所述的EGLA，其中，所述辅助间隙被配置为与所述主火花放电间隙一起不针对开关冲击而火花放电。
6.根据权利要求1所述的EGLA，其中，所述断开装置被配置为通过将所述短路连接装置分成两个单独的部分来断开所述短路连接装置。
7.根据权利要求1所述的EGLA，其中，所述EGLA的尺寸被设计成用于超高压。
8.根据权利要求1所述的EGLA，其中，所述短路连接装置是所述SVU的可视故障指示器。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的EGLA，其中，所述断开装置可包括具有被动触发器的爆炸装药。
10.一种用于输电线路的冲击保护的方法，所述方法在外部间隙线路避雷器EGLA中执行，所述方法包括：
当连接在输电线路和地之间的串联变阻器单元SVU过载时(S100)，通过串联连接在所述SVU的第一端和所述输电线路之间的由主火花放电间隙单元提供的主火花放电间隙的火花放电，其中，所述主火花放电间隙单元(8)包括具有间隙电极(2a和2b)的悬挂绝缘体(5)；
通过断开装置而断开(S110)短路连接装置，所述短路连接装置与串联布置在所述SVU的第二端和地之间的辅助间隙并联布置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，火花放电的电压由闪电冲击或开关冲击而不是由工频临时过电压TOV引起。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述辅助间隙被配置为不针对开关冲击而火花放电。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述辅助间隙被配置为与所述主火花放电间隙一起不针对开关冲击而火花放电。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，通过断开装置而断开(S110)短路连接装置包括启动断开装置以将所述短路连接装置分成两个单独的部分。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述EGLA的尺寸被设计成用于超高压。
16.根据权利要求10所述的方法，还包括可视地指示(S120)所述SVU的操作状态。
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