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1、机电与车辆工程学院毕业论文 题 目：10KV配电线路防雷实验室试验与分析 专 业：电气工程及其自动化 班 级：09级电气2班 姓 名：王照军 学 号：1609090228 指导教师：王少夫 日 期：2013年05月20日 10KV配电线路实验室试验与分析 题 目：10KV配电线路防雷实验室试验与分析 专 业：电气工程及其自动化 班 级：09级电气2班 姓 名：王照军 学 号：1609090228 指导教师：王少夫 日 期：2013年05月20日 安徽科技学院学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包
2、含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果山本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位沦文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允论文被查阅和借阅。木人授权安徽科技学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密，在 年解密后适用本授权书o 2、不保密。 (请在以上相应方框内打“”)作者签名: 日期： 年 月
3、日导师签名: 日期： 年 月 日目录摘要I第一章 绪论11.1 课题研究的目的和意义11.2 国内外研究现状水平综述11.2.1 安装避雷器11.2.2 降低杆塔的接地电阻11.2.3 装设自动重合闸装置11.2.4 架设避雷线11.2.5 使用消弧线圈2第二章 雷电机理32.1 雷电形成32.2 雷电的波形及参数32.3 直击雷与感应雷42.4 雷电的危害42.4.1 雷电热效应的破坏作用42.4.2 雷电冲击的破坏作用52.4.3 雷电流电动力的破坏作用52.4.4 雷电的静电感应作用52.4.5 雷电的静电感应作用52.4.6 地电位变化52.4.7 雷电反击和引入高电位5第三章 实验室
4、试验与分析63.1 前言63.2 绝缘子冲击放电试验63.2.1 雷击绝缘子闪络原理63.2.2 针式绝缘子的冲击放电试验73.2.3 复合棒形绝缘子的冲击放电试验93.2.4 瓷横担绝缘子的冲击放电试验103.3 架空导线绝缘击穿试验133.3.1 绝缘导线雷击断线机理133.3.2 雷电过电压分析133.3.3 冲击放电试验143.4 绝缘子并联间隙击穿试验163.4.1 绝缘子并联间隙防雷简介163.4.2 绝缘子并联间隙防雷保护的原理163.4.3 绝缘子并联间隙试验16第四章 10kV 配电线路防雷问题分析204.1 感应雷过电压对 10kV 配电线路的影响204.2 绝缘水平与 1
5、0kV 配电网耐雷水平的关系21第五章 10kV配电线路防雷保护措施研究235.1 更换线路绝缘子235.2 提高线路局部绝缘水平235.3安装避雷器进行保护235.4采用间隙与避雷器配合对10kV配电线路进行保护23结论25参考文献 27致谢28ABSTRACT29摘要10KV配电线路作为中低压架空线路一般没有特殊的保护措施，常常作为电力系统更贴近用户的一级。由于中低压配电线路缺少防雷措施，比较容易因雷击产生线路烧断、跳闸停电等电力事故。有关数据表明，10KV配电线路频繁的雷害事故严重危害了配电网的供电可靠性和电网安全，直接影响人民群众的生产和生活，对国民经济的增长带来巨大的反作用。从国家综
6、合利益和人民健康生活方面来讲，研究10KV配电线路的防雷保护措施具有相当重要的工程实际意义。文章主要分析了绝缘子闪络损伤原理、架空绝缘导线雷击断线原理和并联间隙防雷机理，进行绝缘子冲击放电试验、架空绝缘导线击穿试验和绝缘子并联间隙试验等实验室试验，并进行试验室数据分析，旨在根据相关分析找出影响不同绝缘子、绝缘导线、间隙等防雷的主要因素，进而针对这些主要因素提出防雷措施。 通过实验发现，绝缘子使用U50%放电电压高的绝缘子有利于提高线路的绝缘水平，增强配电线路的耐雷水平；绝缘子的积污在雷雨情况下，将会造成线路的绝缘水平的下降；绝缘子击穿电压与绝缘长度大致符合线性关系，绝缘长度一般取177mm为最
7、佳；在相同湿度下，干燥绝缘子的击穿电压U50%要比潮湿绝缘子击穿电压U50%高得多；在绝缘子湿度达到一定程度后，湿度本身已不是绝缘击穿的主要因素。绝缘导线的击穿均发生在距离绝缘子轴线200mm以内，因此，只要在这个范围内加强绝缘导线的防雷措施，尤其是接点处的绝缘，基本可以预防雷击断线。并联间隙与导线的种类无关，即不论是裸导线还是绝缘导线，在绝缘子型号不变的情况下，间隙的距离也不会改变，及绝缘子并联间隙的距离与绝缘子的冲击放电电压有关。关键字：10KV配电线路；绝缘子；绝缘导线；并联间隙；防雷措施I第一章 绪论 1.1 课题研究的目的和意义 配电线路直接面向广大电力用户，其供电的安全性和可靠性事
8、关重大。10kV 配电网络结构复杂、绝缘水平低，不管直击雷还是感应雷，均能造成雷害事故。有关数据统计，在635kV电网中，雷击跳闸率居高，且经常有柱上开关、避雷器、变压器、套管等设备在雷电活动中损坏，在雷电活动强烈时，有的配电站所有10kV线路全部跳光。经过电网改造之后，在雷电活动密集的地区，雷害事故依旧时有发生，极大地影响了电网的供电可靠性和运行安全性。 所以，本文的目的是对配电线路保护现状进行认真分析和研究，找出雷害事故的主要原因，改进和完善防雷措施。1.2 国内外研究现状水平综述 随着地区经济的发展，人们对电能的依赖越来越强，对供电可靠性的要求越来越高。配电网绝缘水平低，雷害事故时有发生
9、，随着科学技术的发展，研究更安全、更环保、更廉价的防雷技术和防雷材料成为迫正在眉睫的问题。10KV配网中主要有两种接地方式，即中性点非有效接地系统（中性点经消弧线圈接地也属于这一种）和中性点经小电阻接地系统。目前，针对于10KV配电线路的防雷技术有：安装避雷器、降低杆塔的接地电阻、装设自动重合闸装置、架设避雷线、使用消弧线圈等。1.2.1 安装避雷器 根据以往经验，线路避雷器在线路防雷过程中有很好的效果，特别是在10KV配电线路的绝缘薄弱的地方，最好安装避雷器。随着配电线路绝缘水平的不断提高，从性价比方面考虑，在线路上不在等间距大量安装避雷器。但是在一些特殊部位必须安装加以保护。（1）安装在有
10、配变的的地方，兼做变压器保护；（2）为防止开路反射，若柱上断路器没安装避雷器，在电源侧曾壮一组避雷器；（3）在转角杆角度小于100度的杆处加装一组避雷器；（4）在大跨越档档距大于500M的两侧杆塔上各装设一组避雷器；（5）10KV线路交叉档两侧加装一组避雷器，防止不同电压等级线路出现交叉跨越事故。11.2.2 降低杆塔的接地电阻 在配电线路中，降低杆塔的接地电阻的方法有：（1）采用用于降阻的水平接地体方法。不过接地体易腐蚀，降低使用年限；（2）利用降阻剂进行降阻 。在水平接地体的周围世家搞笑膨润土降阻防腐剂，不仅效果明显，而且性能稳定、不易腐蚀。21.2.3 装设自动重合闸装置线路遭受雷击后，
11、存在雷电闪络，产生工频电弧使相间短路，断路器跳闸。在电弧熄灭后，应该立即恢复供电。为此，在多雷区的10KV配电线路中尽量安装重合闸装置，提高供电可靠性。1.2.4 架设避雷线架设避雷线可有效地防止直击雷；对于感应雷，由于避雷线的屏蔽效果，可以抑制骑在相导线中产生的过电压。如果导线高度为10M,导线间距为0.7M,设雷击点距离导线50M,雷电流幅值为500KV,装设一根架空地线,平均高度为11M,则感应雷过电压最大值可降低为300KV。可见假设避雷线对降低感应雷过电压有很大的作用。但由于配电线路本身绝缘水平低，雷击避雷线后容易造成反击闪络。31.2.5 使用消弧线圈雷电活动频繁且接地电阻不易降低
12、的地区，建议10KV配电网中性点经消弧线圈接地。雷击闪络基本上是单相闪络发展为相间闪络,采用消弧线圈,能消除多数雷击单相闪络接地故障,不会发展为持续工频电弧。当雷击引起两相或三相闪络故障时,第一闪络不会造成跳闸,先闪络的导线等于一根避雷线,增加了分流和耦合作用,使未闪络相上的电压下降,因而提高了线路的耐雷水平。正确调整消弧线圈的运行参数,可明显减小相间闪络发展为工频电弧的概率。采用消弧线圈接地后,雷击跳闸率可降低1/3。41.3 本课题主要研究内容本论文主要从10KV配电线路中的绝缘子、架空绝缘导线、并联间隙等角度出发，分析了绝缘子、架空绝缘导线、并联间隙的雷电击穿原理、计算方法，并利用计算机
13、仿真，分析影响线路防雷水平的主要因素，给出了相应的防雷措施。本论文共分五章，各章的研究内容为：第一章介绍了进行10kv配电线路防雷研究的目的和意义，并综述了国内外配电线路防雷的研究现状，明确本文研究对象，提出本文研究内容。第二章介绍了雷电形成原理、波形和参数、雷害分类以及雷电危害。第三章介绍了绝缘子、架空绝缘导线、变联间隙的雷击原理 、计算方法以及实验室试验和计算机仿真，并对实验数据进行分析，得出实验结论。第四章介绍感应雷过电压的建模与计算，并说明绝缘水平在配电线路防雷措施中的必要性。第五章介绍了根据实验结论提出相应的防雷措施。第二章 雷电机理2.1 雷电形成著名雷云放电原理是“长间隙放电”理论，该理论认为雷云对地放电的过程可以分为四个阶段：云中放电、对地先导、定向闪击和回闪。具体过程为：雷云形成前，首先是云内放电和云间放电频繁
