一种配电网感应雷过电压抑制方法及装置与流程

1.本发明涉及配电网防雷接地技术领域，尤其涉及一种配电网感应雷过电压抑制方法及装置。


背景技术：

2.雷电是一种大自然放电现象，它具有巨大的破坏性。配电线路覆盖面大，结构复杂，绝缘水平低，而能够采用的防雷措施非常有限，不但直击雷过电压能造成损坏，感应雷过电压也能造成事故。配电线路结构复杂，即有架空裸导线，又有架空绝缘导线，还有电缆线路及架空电缆混合线路。在配电网中有配电变压器、配电开关、环网柜、电缆分支箱等多种配电设备。由于配电设备的绝缘水平低，决定了不能把配电线路的绝缘水平设置的过高，如果把配电线路的绝缘水平设置的过高，会导致配电设备成为绝缘弱点，在雷击时损坏；如配电线路的绝缘水平设置的过低，又会增加配电网雷击跳闸率，降低供电可靠性。
3.当带电雷云在配电线路附近活动时，由于静电感应，在配电线路上会产生感应过电压，由于静电感应，沿导线方向的电场强度分量感应产生感应过电压。如导线上空有带负电荷雷云存在，或在雷云放电的起始阶段，存在着向大地发展的先导放电过程，导线两端与雷云异号的正电荷吸引到靠近先导通道的一段导线上来成为束缚电荷。导线上的负电荷则由于电场的作用使其向两端运动，经线路的泄露电导和系统的中性点而流入大地。因为先导通道发展速度不大，所以导线上电荷的运动也很缓慢，由此而引起的导线中的电流很小，同时由于导线对地泄露电导的存在，导线电位将与远离雷云处的导线电位相同。当雷云对线路附近的电面放电时，先导通道中的负电荷被迅速中和，先导通道所产生的电场迅速消失，使导线上的束缚电荷得到释放，沿导线向两侧运动形成感应雷过电压，这种由于先导通道中电荷所产生的静电场突然消失而引起的感应电压成为感应过电压的静电分量。静电感应分量是感应过电压的主要部分，约占90％左右。同时，当雷击放电时，由于雷电通道中的雷电流在通道周围空间建立了强大的交变磁场，此磁场的变化也将使导线感应出很高的电压，这种由于先导通道中雷电流所产生的磁场变化而引起的感应电压成为感应过电压的电磁分量。感应雷过电压与先导电流幅值成正比，与导线悬挂高度hd成正比，hd越高则导线对地电容越小，感应电荷产生的电压值就越高；感应雷过电压与雷击点到线路的距离s成反比，s越大，感应雷过电压越小。
4.感应雷过电压一般不超过500kv，对35kv以下水泥杆线路会引起一定的闪络事故，对110kv以上的线路，由于绝缘水平较高一般不会引起闪络事故。感应雷过电压同时存在于三相导线，相间不存在电位差，故只能引起对地闪络，如果二相或三相同时对地闪络即形成相间闪络事故。因配电网的绝缘水平低，能采用的防雷措施少，因而感应雷过电压造成事故较多，许多配电网雷害事故都是由感应雷过电压造成的，因而防护感应雷过电压是配电网防雷的重点。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
7.因此，本发明提供了一种配电网感应雷过电压抑制方法及装置，能够解决传统的因配电网的绝缘水平低，能采用的防雷措施少，因而感应雷过电压造成事故较多的问题。
8.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种配电网感应雷过电压抑制方法，包括：
9.将铁芯电感和非线性电阻串联，构成配电网感应过电压抑制装置；
10.调整电网感应过电压抑制装置的并联间隙；
11.将所述配电网感应过电压抑制装置安装在雷电多发区的易遭雷击杆塔的配电线路与地之间。
12.作为本发明所述的配电网感应雷过电压抑制方法的一种优选方案，其中：所述铁芯电感包括铁芯电感l1和l2，铁芯电感l2和l1间的关系表示为：l1/(l1+l2)＝0.35，所述铁芯电感l1首端的绝缘水平接20kv，所述铁芯电感l2尾端的对地绝缘的50％雷电冲击耐受电压大于非线性电阻r在5ka时的残压。
13.作为本发明所述的配电网感应雷过电压抑制方法的一种优选方案，其中：所述非线性电阻r在5ka雷电流通过时的电压为5kv、在5ka雷电流放电时的电压为10kv，接地点的工频接地电阻小于10ω。
14.作为本发明所述的配电网感应雷过电压抑制方法的一种优选方案，其中：所述并联间隙g的50％雷电冲击放电电压调整为配电网感应过电压抑制装置的50％、雷电冲击放电电压的85∽95％。
15.作为本发明所述的配电网感应雷过电压抑制方法的一种优选方案，其中：所述配电网感应过电压抑制装置安装后，
16.在配电网正常运行时，所述配电网感应过电压抑制装置的非线性电阻r呈现高阻抗，相当于不接地，配电网感应过电压抑制装置自身不会发生铁磁谐振，当电网中其他的电磁式电压互感器发生铁磁谐振，谐振过电压将配电网感应过电压抑制装置的非线性电阻r击穿时，由于配电网感应过电压抑制装置的零序阻抗与配电网中其他的电磁式电压互感器的激磁阻抗并联，迅速破坏谐振条件，能快速消除铁磁谐振。
17.作为本发明所述的配电网感应雷过电压抑制方法的一种优选方案，其中：当配电网发生单相接地故障时，所述配电网感应过电压抑制装置的非线性电阻r呈现高阻抗，相当于不接地，装置本身不会对配电网的零序电流分布产生影响，不会在配电网发生单相接地故障时三相电压的变化规律产生影响，不会对配电网的单相接地故障处理装置造成影响。
18.作为本发明所述的配电网感应雷过电压抑制方法的一种优选方案，其中：当安装有配电网感应过电压抑制装置的上方有带电雷云时，在雷云电场的作用下在配电网感应过电压抑制装置的配电线路上感应出与雷云异号的束缚电荷，当发生雷云对地或者是云对云放电时，配电线路上感应出与雷云异号的束缚电荷失去朿缚力向两侧配电线路及通过配电网感应过电压抑制装置对地形成静电感应雷电流冲击波。
19.作为本发明所述的配电网感应雷过电压抑制方法的一种优选方案，其中：当雷电过电压时，配电网感应过电压抑制装置的非线性电阻r呈现低阻抗，因为配电网感应过电压抑制装置的接地阻抗远小于配电线路两侧的接地阻抗，绝大部分雷电流通过配电网感应过电压抑制装置入地，配电线路上的感应过电压被钳位，降低了向配电线路两侧的感应雷电流冲击波。
20.一种配电网感应雷过电压抑制装置，包括：非线性电阻r，一端与铁芯电感l1和l2串联、另一端接地；
21.并联间隙g，并联在所述铁芯电感l1和l2的两端，为可调间隙。
22.本发明的有益效果：1.该方法根据雷电活动选择性在雷电活动频繁地区杆塔安装配电网感应过电压抑制装置使雷感应雷电流就近入地有效地削弱了流向配电线路两侧的雷电流幅值使配电线路及配电设备得到有效地保护。
23.2、在安装配电网感应过电压抑制装置的杆塔遭到直击雷时，装置的并联保护间隙动作，不但可保护装置本身，还可使配电线路及配电设备得到有效直击雷保护。
24.3、在正常运行时装置的非线性电阻r呈现高阻抗，相当于不接地，不会在配电网发生单相接地故障时三相电压的变化规律产生影响，不会对配电网的单相接地故障处理装置造成影响。
25.4、配电网正常运行时，装置的非线性电阻r呈现高阻抗，所以装置自身不会发生铁磁谐振，当电网中其他的电磁式电压互感器发生铁磁谐振，谐振过电压将配电网感应过电压抑制装置的非线性电阻r击穿时，由于配电网感应过电压抑制装置的零序阻抗与配电网中其他的电磁式电压互感器的激磁阻抗并联，迅速破坏谐振条件，能快速消除铁磁谐振。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
27.图1为本发明一个实施例提供的一种配电网感应雷过电压抑制装置的结构示意图；
28.图2为本发明一个实施例提供的一种配电网感应雷过电压抑制方法的有带电雷云时的电荷示意图。
29.图3为本发明一个实施例提供的一种配电网感应雷过电压抑制方法的线路雷电感应过电压的对比示意图；
具体实施方式
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
31.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以
采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
32.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
33.本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
34.同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.实施例1
37.参照图1-2，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种配电网感应雷过电压抑制方法，包括：
38.s1：配置配电网感应过电压抑制装置；
39.更进一步的，铁芯电感包括铁芯电感l1和l2，铁芯电感l2和l1间的关系表示为：l1/(l1+l2)＝0.35，铁芯电感l1首端的绝缘水平接20kv，提高铁芯电感的雷电过电压承受能力，铁芯电感l2尾端的对地绝缘的50％雷电冲击耐受电压大于非线性电阻r在5ka时的残压。
40.应说明的是，非线性电阻r在5ka雷电流通过时的电压为5kv、在5ka雷电流放电时的电压为10kv，接地点的工频接地电阻小于10ω。
41.s2：调整电网感应过电压抑制装置的并联间隙；
42.更进一步的，并联间隙g的50％雷电冲击放电电压调整为配电网感应过电压抑制装置的50％、雷电冲击放电电压的85∽95％。
43.s3：将配电网感应过电压抑制装置安装在雷电多发区的易遭雷击杆塔的配电线路与地之间。
44.更进一步的，在配电网正常运行时，配电网感应过电压抑制装置的非线性电阻r呈现高阻抗，相当于不接地，所以配电网感应过电压抑制装置自身不会发生铁磁谐振，当电网中其他的电磁式电压互感器发生铁磁谐振，谐振过电压将配电网感应过电压抑制装置的非线性电阻r击穿时，由于配电网感应过电压抑制装置的零序阻抗与配电网中其他的电磁式电压互感器的激磁阻抗并联，迅速破坏谐振条件，能快速消除铁磁谐振；
45.当配电网发生单相接地故障时，配电网感应过电压抑制装置的非线性电阻r呈现高阻抗，相当于不接地，因而装置本身不会对配电网的零序电流分布产生影响，不会在配电
网发生单相接地故障时三相电压的变化规律产生影响，不会对配电网的单相接地故障处理装装造成影响；
46.当安装有配电网感应过电压抑制装置的上方有带电雷云时，在雷云电场的作用下在配电网感应过电压抑制装置的配电线路上感应出与雷云异号的束缚电荷，当发生雷云对地或者是云对云放电时，配电线路上感应出与雷云异号的束缚电荷失去朿缚力向二侧配电线路及通过配电网感应过电压抑制装置对地形成静电感应雷电流冲击波，因为在雷电过电压的作用下配电网感应过电压抑制装置的非线性电阻r呈现低阻抗，因为配电网感应过电压抑制装置的接地阻抗远小于配电线路二侧的接地阻抗，绝大部分雷电流通过配电网感应过电压抑制装置入地，配电线路上的感应过电压被钳位，降低了向配电线路二侧的感应雷电流冲击波，有效地的抑制了配电网感应雷过电压对配电网设备的影响。
47.更进一步的，一种配电网感应雷过电压抑制装置，包括：
48.非线性电阻r，一端与铁芯电感l1和l2串联、另一端接地；
49.并联间隙g，并联在铁芯电感l1和l2的两端，为可调间隙。
50.实施例2
51.参照图3，为本发明的一个实施例，提供了一种配电网感应雷过电压抑制方法，为了验证本发明的有益效果，通过实验进行科学论证。
52.图3给出了距配电线路水平距离80m处发生雷击时线路感应过电压波形，接地电阻9ω，铁芯电感l1首端的绝缘水平接20kv。由图3可以看出，安装配电网感应过电压抑制装置后线路感应过电压得到了明显抑制，过电压幅值和波形持续时间都得到衰减。
53.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
54.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
55.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
56.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。