串联电路和并联电路篇1

【关键词】OrCAD电路仿真RLC串并联电路电路参数

1引言

伴随着大规模集成电路以及计算机技术的快速发展，特别是互联网+提出之后，利用计算机软件对电子电路进行分析与设计的方法越来越广泛的应用。目前OrCAD/Pspice电路设计软件是一个应用广泛的对电子线路进行分析设计的软件，它有强大的电路设计与仿真能力的能力，对电子线路进行直流、交流和瞬态分析，以及更为复杂的傅里叶分析、谐波失真分析操作简单，易于得到仿真结果。本文借助OrCAD/Pspice电路设计软件，通过分析RLC串、并联电路的频率响应对电路的频率特性的影响，调整RLC电路的元器件参量，进而对电路进行优化。

2OrCAD/Pspice在RLC电子线路仿真中的优势作用

因为在RLC电路中有电容元件和电感元件，所以当给定得激励源的频率f发生改变时，RLC电路中的感抗和容抗相应的也会发生改变，进而影响电路的工作状态。严重的时候，RLC电路将不能正常工作，并对其他电路模块造成影响。例如当激励源的频率f的改变超过正常工作的范围时，RLC电路将会偏离其应该正常的工作范围，从而出现电路失效的状况，甚至电路被损坏。因此通过对电路的频率特性进行分析从而保证电路能正常工作就很重要。通过对OrCAD电路进行仿真，观察仿真图，对电路中的的重要功能和特性指标进行分析，这样就能找到合适的L、C的值，进而保证电路能正常工作。

3RLC串联电路分析

3.1RLC串联电路的交流扫描分析

交流扫描分析的输出波形图横纵轴分别表示的是激励源的频率和对应的电流大小。当电阻R=1Ω，感抗L=40mH，容抗C=0.25uF，交流电压源Ui=1V时，首先通过理论分析，当电路的频率f=f0=1.59kHz时，RLC电路将会串联谐振。利用Pspice软件对电路进行交流分析，L、C值不变，改变电阻值R，得到电路在不同参数下的电流响应曲线。图1、2分别是RLC串联电路图和它在不同的电阻值R下电流随频率变化的曲线图，分析仿真图可知，当改变电阻的阻值时，RLC电路中的电流I将会发生变化，但谐振频率f不受影响。通过查阅资料知，RLC串联电路的品质因数为Q=ωR0L，由公式知，当电阻的阻值越小，质因数Q值越大，通频带则变得越窄，电路选择性越好，抑非能力越强。当RLC电路谐振时电感L和电容C上将会出现超过外加电压Q倍的高电压，它会对RLC串联电路造成严重破坏，因此需要避免RLC串联电路发生谐振。

3.2RLC串联电路的瞬态分析

在不同信号的影响下，对RLC串联电路进行瞬态分析，图3是RLC串联电路，R1=2kΩ，L1=40mH，C1=0.25uF，正弦电压源的电压为U=10V，电源频率f1=1.59kHz。

通过对RLC串联电路进行瞬态分析，观察到电阻的电流与电源的电压相位相同，如图4所示。图5为输出电压波形，当电路处于谐振状态，电阻上的电压等于电源的电压，而且电容电压与电感电压在相同的时刻对应的数值相等、极性相反，说明当RLC电路发生谐振时电容C和电感L没有从电源获取能量，而是两者之间发生了能量的相互传递。

4RLC并联电路分析

4.1RLC并联电路的交流扫描分析

RLC并联电路如图6所示，其中电阻R2=20kΩ，感抗L2=140mH，容抗C2=0.25uF，电流源I2=1A。当电路的频率

f==f0=1.59kHz时，

U（N1）=1×20×103=20kV，电路发生并联谐振。

图7时RLC并联电路发生谐振时电阻电流随频率变化的曲线，分析仿真图可以看出，电感的电流和电容的电流在相同时刻数值大小相等，相位相反，两者的和始终为0，电阻中流过的电流的最大值为I=1A。电流源的电压的最大值为20kV，如图8所示。

4.2RLC并联电路的参数分析

在其他元件的参数不变，通过改变电路中某个元件值或某个模型参数使得电路的效应发生改变，通过分析比较，选取最优的方案进行电路设计。PSpice有参数分析的功能，通过设置好想要改变的元件值或模型参数，然后进行仿真，就可得到结果然后与原始结果进行分析比较优劣。对RLC并联电路的电阻值进行参数扫描分析容抗，选定感抗L2=1mH，C2=1000pF，恒流源的输出电流I2=1mA，对电阻值R2分别为20kΩ，50kΩ和100kΩ时进行仿真分析，电路图如图9所示。

利用OrCAD/Pspice电路设计软件进行参数扫描分析，当电路的频f=1.59kHz时，RLC并联电路发生并联谐振，如图10所示。从图10中可看出，RLC并联电路的电阻值越大，品质因数Q（并联电路的品质因数Q=ω0CR）R值越大，通频带越窄，电路的选择性越好。

5结语

通过OrCAD/Pspice软件对RLC串、并联电路的频率特性的分析可知，针对不仅的信号源，当信号源的内阻很小时选取RLC串联谐振电路，这是选用的电阻的阻值越小，质因数Q值越大，电路选择性越好，而当信号源的内阻较大时，选取RLC并联电路，发生谐振时，选取的电阻阻值值越大，品质因数Q越大，通频带越窄，电路的选择性越好。

参考文献

[1]奕雄，吴浚浩，洪正滨.通信电子线路PSpice仿真的研究与实现[J].现代电子技术，2010（11）：94-96.

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[3]闫颖良，王平，徐香.基于OrCADPSpice的电路故障建模方法研究[J].计算机测量与控制，2009（17）.

[4]刘岚，叶庆云.电路分析基础[M].北京：高等教育出版社，2010.

串联电路和并联电路篇2

关键词：500kV；补偿装置；技术特点

高压输电系统使用串联补偿装置能够有效地降低输电系统间的电抗值，提高输电能力和系统运行的稳定性，降低输电系统工程造价。自1950年第一套220kV串联补偿装置在瑞典投入运行以来，高压串联补偿装置在全世界得到了广泛的应用。据不完全统计，目前全世界运行的高压串联补偿装置总容量已达到80Gvar，电压等级从220kV发展到750kV。我国分别在1966年和1972年投入使用了第一套220kV和第一套330kV串联补偿装置，其中330kV串联补偿装置的技术水平当时在世界上还有一定的先进之处。后来随着电网网架结构的加强和电网运行方式的改变，这些串联补偿装置相继退出运行，此后在长达20多年的时间里，高压串联补偿装置在我国出现了空白。2000年，借助于阳城―淮安500kV输电系统的建设，国内首次在徐州500kV三堡开关站使用了二套500kV固定串联补偿装置，这二套500kV串联补偿装置已于2000年11月30日投入试运行。以下主要针对500kV固定串联补偿装置的技术特点进行简要介绍分析。

一、串补装置技术特点分析

500kV串补装置主要由串联电容器组、非线性电阻（MOV）、放电间隙、阻尼装置、旁路断路器、继电保护装置六大部分组成，装置采用分相布置，除旁路断路器和隔离开关设备以外，其它设备均分别安装在三个绝缘平台上。现分别分析各组成部分的技术特点。

1.1串联电容器组

串联电容器每相串联电容器组由320台单元串联电容器（40并8串）组成，这320台单元串联电容器又分成4个接线臂，电气上接成H型接线方式（见图2）。每个接线臂上有80台单元串联电容器，接线为20并4串，先并后串。每20台并联的单元串联电容器预先在制造厂集中安装在一个金属框架内，整体运输到安装现场，安装工作非常简便。金属框架内的单元串联电容器分成两列并排布置，每列10台，两列之间排列方式为尾对尾。四个金属框架之间上下叠装，其中第二和第四个金属框架下部安装有陶瓷支持绝缘子。

串联电容器的熔丝配置方式有内熔丝和外熔丝两种。外熔丝方式的优点是不存在保护死区，熔丝熔断后运行人员能方便的发现故障电容器：缺点是单元串联电容器内部元件损坏会造成整台单元串联电容器退出运行，安装尺寸较大。内熔丝方式的优点是结构紧凑，安装尺寸较小，少量内部元件损坏由内熔丝动作切除，不会造成整台单元串联电容器退出运行；缺点是存在保护死区，当出线套管闪络或内部引出线对壳击穿时会造成串联电容器短路故障，此时内熔丝又无法动作。此外，不平衡保护动作后查寻故障电容器的工作量很大，需要对320台单元串联电容器逐台进行检查，对于对称性单元电容器故障，不平衡保护无法正确动作，只有通过每年测试每台单元串联电容器的电容量才能发现问题以消除隐患。

单套管加内熔丝结构的单元串联电容器存在的最大问题是：一旦发生出线套管闪络或内部引出线对壳击穿就会造成串联电容器极间短路。一台单元串联电容器极间短路后，在串补装置满负荷运行（2360A）情况下，通过故障单元串联电容器的负荷电流达到1349A，加上其它健康单元串联电容器的高频放电电流，要求单元串联电容器的外壳耐爆容量至少应大于18kJ。如外壳耐爆容量不能满足要求，则串联电容器极间短路后极易造成故障单元串联电容器外壳爆裂起火，烧毁临近的设备。采用国产双套管加外熔丝电容器进行更换的做法值得借鉴。

1.2非线性电阻（MOV）

MOV是为保护串联电容器组而设置的，其技术要求是将串联电容器组的过电压水平限制在2．3pu（230kV峰值）以下。外部故障情况下串联电容器组不退出运行；内部故障情况下串联电容器组退出运行，故障切除后串联电容器组快速投入运行以提高系统稳定性。17个MOV瓷套的总能量吸收能力为56MJ，计及MOV电流分配的不平衡性以后，MOV的总能量吸收能力仍有一定的裕度。

由于MOV的总能量吸收能力很大，因此其投资在串补装置总造价中占较大的比例。造成MOV的总能量吸收能力很大的原因是中方提供的故障持续时间过长，考虑了两套线路主保护全部拒动和断路器拒动等多种因素。实际上500kV线路从保护到电源均采取双重化配置，断路器的分闸线圈也采取双重化配置，各种拒动因素同时出现的概率非常之小，如果只考虑断路器拒动的因素则故障持续时间可缩短为350ms，MOV的总能量吸收能力可以显著降低从而降低设备造价。

1.3阻尼装置

旁路间隙或旁路断路器动作后，串联电容器组将对其放电。放电电流为高频高幅值振荡电流，对旁路间隙或旁路断路器的安全运行威胁很大，必须配置阻尼装置抑制放电电流，使放电电流的第二个幅值降低到第一个幅值的50％以下。阻尼装置由阻尼电抗器、阻尼电阻和石墨火花间隙组成。阻尼电抗器采用干式空芯电抗器，电感值为0．4mH。为降低阻尼电阻的热容量，采用石墨火花间隙与阻尼电阻串联连接。串联电容器组放电时石墨火花间隙击穿将阻尼电阻投入运行；放电结束后，石墨火花间隙熄弧将阻尼电阻退出运行，线路故障电流只通过阻尼电抗器。阻尼电阻由5个并联连接的电阻元件组成，采用非磁性不锈钢带制做，电阻值为3Ω，最大热容量为7MJ，最大放电电流63．5kA。

1.4继电保护

为保护串补装置安全运行，采用双重化配置方案共配置了6套继电保护装置（按动作原理划分实际为3套）。对于这些继电保护装置本文不作过多分析，仅重点介绍分析其互感器和信号传输部分。

1.4.1电流互感器

电容器不平衡保护所采用的电流互感器一次侧额定电流很小。这是因为正常及个别电容器元件损坏的情况下，通过电流互感器一次侧的电流很小，根据计算结果，某一单元电容器内有6个元件损坏时通过电流互感器一次侧的电流只有1．31A，而此时与故障元件并联的正常元件承受的过电压系数已经达到1．54，要求保护动作跳闸。所以该电流互感器一次侧额定电流只能很小以保证保护装置正确动作。当发生单元电容器极间故障时通过电流互感器一次侧的电流很大，远远超过其额定电流，此时电流互感器极易损坏造成保护拒动，因此必须在其二次侧配置保护装置如空气间隙、非线性电阻等。电容器不平衡保护所采用的电流互感器通过故障电流时发生爆炸损坏的事故已发生过几起，对此问题必须引起足够的重视。

1.4.2信号传输

串补装置配置的电流互感器与常规电流互感器的不同之处在于：由于其安装在对地绝缘的平台上，因此其二次侧电流信号不能直接传输给安装在地面上的控制保护装置。所以串补装置配置的电流互感器其二次侧均有并联电阻器，将电流信号转换为电压信号，再通过光电传感器将电压信号转换为光信号（波长为850nm）通过光柱输送到地面上的光接收器，接收器收到的光信号后采用数字信号处理技术（DSP）将光信号转换为电信号输送给保护控制装置。平台上的光电传感器工作所需要的能量由地面上的激光发生器通过光柱输送。并联电阻器和光电传感器安装在平台上的光柱端子箱内，在光电传感器两侧配置了非线性电阻器用以保护光电传感器免受过电压损坏。

二、串补装置存在的问题

主要问题有：两台串联电容器存在渗油现象（占总台数的0．1％），12台MOV的硅橡胶裙由于运输原因存在不同程度的破损。但其保护与控制装置存在问题较多，主要有：间隙触发装置的触发盒监视不正常，造成一次误合串补装置旁路开关，后来在现场处理触发盒问题时又造成误跳运行的500kV线路。串补电容器电流显示零飘过大，电容器未运行而显示器上已经有近50A的电容电流。串补装置投入运行时要求控制系统先送电源，保护系统后送电源，否则保护装置发生误动等，这些问题均已找到原因并得到处理。

参考文献

串联电路和并联电路篇3

学生只有掌握了电路的有关知识和技能，才能解决好电路故障问题。总的来说，须具备：（1）会读、会画简单的电路图，能连接简单的串联电路和并联电路图；（2）会使用电压表和电流表，会使用测电笔；（3）了解家庭电路和安全用电知识，具有安全用电的意识。下面结合有关试题，就低压直流电路与家庭电路两类常见电路故障分别举例分析，供大家参考。

一、低压直流电路的电路故障

同学们在实验室做电学实验所连接的电路都属于36V以下的低压直流电路。同学们在完成两个小灯泡的串联或并联时，如果发现其中的一个小灯泡不发光或两个小灯泡都不发光时，就是出现了电路故障。

低压直流电路的电路故障主要有两类，短路和断路。有些故障可以直接由人们观察到的现象进行判断，有些故障则需要借助导线或电流表、电压表进行判断。

例1（2013・益阳）如右图所示，开关S闭合后，灯L1发光，L2不发光，电压表有示数。该同学将电压表改接到BC两点，发现电压表无示数，产生这种现象的原因是（）

A.灯L2的灯丝断了。B.开关S处开路。

C.BC段之间发生短路。D.AB段之间发生短路。

分析：电路故障包括短路和断路，断路时用电器不能工作；短路时，被短路的用电器不工作，电路中有电流。根据电压表的示数和灯泡的工作情况判断故障所在。

解析：对于A项，若灯L2的灯丝断了，则整个电路断路，电压表无示数，灯泡都不亮，不符合题意；对于B项，若开关S处开路，则整个电路断路，电压表无示数，灯泡都不亮，不符合题意；对于C项，若BC段之间发生短路，则为L1的基本电路，电压表有示数且为电源电压，灯L1发光，L2不发光，符合题意；对于D项，若AB段之间发生短路，则为L2的基本电路，电压表无示数，灯L1不发光，L2发光，不符合题意。故选C。

小结：串联电路的特点是：各用电器工作状态互相影响，一个用电器断路，其他用电器都不能工作；一个用电器不工作，其他用电器能工作，故障只能是此用电器短路。对于由几只小灯泡串联组成的电路，当发生断路故障时，可以用一段导线确定发生断路的位置。具体方法是：用一根导线逐次并联在某只小灯泡的两端，若其他小灯泡发光，可以判定是这只小灯泡发生断路；用一根导线逐次并联在某段电路的两端，若所有小灯泡发光，可以判定是这段电路发生断路。

例2（2012・营口）在如右图所示的电路中，电源电压不变。闭合开关后，电路正常工作，一段时间后，发现其中一个电压表示数变大，则（）

A.灯L可能变亮。B.灯L可能短路。

C.电阻R可能断路。D.电阻R可能短路。

分析：（1）分析电路图，电阻和灯泡串联，电压表V1测量的是串联电路两端的总电压（电源电压），电压表V2测量的是电阻R两端的电压。（2）电压表V1测量的是串联电路两端的总电压（电源电压），无论两灯发生什么故障，其示数不变；所以示数变大的电压表应该是V2的示数变大，由短路和断路故障进行分析。

解析：电压表V1测量的是串联电路两端的总电压（电源电压），无论两灯发生什么故障，其示数不变；所以示数变大的电压表应该是V2的示数变大。

对于A项，因电压表V2的示数变大，且电阻和灯泡串联，则灯L两端的电压一定会减小，所以亮度变亮是不可能的，故A不符合题意。

对于B项，若灯L的灯丝短路烧断，则只有电阻接入电路，V2也测量电源电压，示数会变大，故灯L可能短路，符合题意。

对于C项，若电阻R断路，则灯泡与电压表V2串联，因电压表的内阻很大，灯泡不亮，电压表V2测电源电压，故示数会变大，所以电阻R可能断路，符合题意。

对于D项，若电阻R短路，则对电压表V2也会短路，其示数为零，故电阻R不可能短路。

故选B、C。

小结：本题考查学生对电路的分析能力，知道测量电源电压的电压表示数不会变大；了解灯或电阻发生短路或断路时对电路的影响。用电流表可以判断串联电路故障的种类。若电流表的示数为零，可以判断电路故障为断路。用电压表可以进一步确定串联电路中发生断路的位置。将电压表并联在某段电路的两端，若电压表示数约等于电源电压，是电压表与电路的其他部分串联起来接电源，说明是这段电路发生断路；若电压表示数为零，是没有电流通过电压表，说明是串联电路的其他部分发生断路。

二、家庭电路的电路故障

串联电路和并联电路篇4

知识目标

1．巩固串联电路的电流和电压特点.

2．理解串联电路的等效电阻和计算公式.

3．会用公式进行简单计算.

能力目标

1．培养学生逻辑推理能力和研究问题的方法.

2．培养学生理论联系实际的能力.

情感目标

激发学生兴趣及严谨的科学态度，加强思想品德教育.

教学建议

教材分析

本节从解决两只5Ω的定值电阻如何得到一个10Ω的电阻入手引入课题，从实验得出结论.串联电路总电阻的计算公式是本节的重点，用等效的观点分析串联电路是本书的难点，协调好实验法和理论推导法的关系是本书教学的关键．

教法建议

本节拟采用猜想、实验和理论证明相结合的方式进行学习.

实验法和理论推导法并举，不仅可以使学生对串联电路的总电阻的认识更充分一些，而且能使学生对欧姆定律和伏安法测电阻的理解深刻一些．

由于实验法放在理论推导法之前，因此该实验就属于探索性实验，是伏安法测电阻的继续．对于理论推导法，应先明确两点：一是串联电路电流和电压的特点．二是对欧姆定律的应用范围要从一个导体扩展到几个导体（或某段电路）计算串联电路的电流、电压和电阻时，常出现一个“总”字，对“总”字不能单纯理解总和，而是“总代替”，即“等效”性，用等效观点处理问题常使电路变成简单电路．

教学设计方案

1．引入课题

复习巩固，要求学生思考，计算回答

如图所示，已知，电流表的示数为1A，那么

电流表的示数是多少？

电压表的示数是多少？

电压表的示数是多少？

电压表V的示数是多少？

通过这道题目，使学生回忆并答出串联电路中电流、电压的关系

（1）串联电路中各处的电流相等．

（2）串联电路两端的总电压等于各支路两端的电压之和．

在实际电路中通常有几个或多个导体组成电路，几个导体串联以后总电阻是多少？与分电阻有什么关系？例如在修理某电子仪器时，需要一个10的电阻，但不巧手边没有这种规格的电阻，而只有一些5的电阻，那么可不可以把几个5的电阻合起来代替10的电阻呢？

电阻的串联知识可以帮助我们解决这个问题．

2．串联电阻实验

让学生确认待测串联的三个电阻的阻值，然后通过实验加以验证．指导学生实验．按图所示，连接电路，首先将电阻串联入电路，调节滑动变阻器使电压表的读数为一整数（如3V），电流表的读数为0．6A，根据伏安法测出.

然后分别用代替，分别测出．

将与串联起来接在电路的a、b两点之间，提示学生，把已串联的电阻与当作一个整体（一个电阻）闭合开关，调节滑动变阻器使电压示数为一整数（如3V）电流表此时读数为0．2A，根据伏安法测出总电阻．

引导学生比较测量结果得出总电阻与、的关系.

再串入电阻，把已串联的电阻当作一个整体，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为一整数（如3V）电流表此时示数为0．1A，根据伏安法测出总电阻．

引导学生比较测量结果，得出总电阻与的关系：.

3．应用欧姆定律推导串联电路的总电阻与分电阻的关系：

作图并从欧姆定律分别求得

在串联电路中

所以

这表明串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和．

4．运用公式进行简单计算

例一把的电阻与的电阻串联起来接在6V的电源上，求这串联

电路中的电流

让学生仔细读题，根据题意画出电路图并标出已知量的符号及数值，未知量的符号．

引导学生找出求电路中电流的三种方法

（1）（2）（3）

经比较得出第（3）种方法简便，找学生回答出串联电路的电阻计算

解题过程

已知V，求I

解

根据得

答这个串联电路中的电流为0.3A.

强调欧姆定律中的I、U、R必须对应同一段电路.

例二有一小灯泡，它正常发光时灯丝电阻为8.3，两端电压为2.5V.如果我们只有电压为6V的电源，要使灯泡正常工作，需要串联一个多大的电阻？

让学生根据题意画出电路图，并标明已知量的符号及数值，未知量的符号.

引导学生分析得出

（1）这盏灯正常工作时两端电压只许是2.5V，而电源电压是6V，那么串联的电阻要分担的电压为

（2）的大小根据欧姆定律求出

（3）因为与串联，通过的电流与通过的电流相等.

（4）通过的电流根据求出.

解题过程

已知，求

解电阻两端电压为

电路中的电流为

串联电路和并联电路篇5

关键词：线路绝缘并联间隙防雷保护

中图分类号：F532.7文献标识码：A文章编号：

1、前言

东莞市地处我国南部，毗邻南海，属于低纬度亚热带季风区，雷暴活动剧烈，雷电强度大。根据当地气象部门统计年平均雷暴日在90天左右。东莞市的输电线路绝缘配置几乎100％采用复合绝缘子，线路在遭受雷击闪络后，绝缘子及附件有损坏现象，特别是复合绝缘子的均压环局部损坏严重，加装并联间隙对绝缘子及其附件可起到保护的作用，减轻了线路运行人员巡线的工作量。目前，在国内江苏省电力公司和北京供电公司陆续在一些220kV和110kV输电线路安装试用了绝缘子并联间隙，国外欧洲国家和日本等国家在线路设计时开始考虑安装并联间隙，但国内并联间隙尚未在如东莞这样雷电活动如此强烈的地区得到应用。

为了减少东莞市110kV架空输电线路的雷电灼烧绝缘子，引起局部停电的恶性事故。东莞供电局要求对110kV架空输电线路进行加装并联间隙防雷研究，分析现运行线路加装并联间隙防雷对线路跳闸率的影响，并在相应提高线路绝缘配置基础上，结合现有运行的杆塔条件及复合绝缘子串等相关参数作线路电气计算和技术经济对比，确定加装并联间隙防雷的线路设计方案。

2、并联间隙防雷保护原理

110kV架空输电线路并联间隙防雷是一种疏导式的防雷保护，其思路是将绝缘子串并联加装上一种间隙装置，缩短雷电放电距离，疏导雷电能量放电释放，减少工频电弧。110kV架空输电线路绝缘子串加装并联间隙防雷必须是供电部门允许输电线路有一定程度的雷击跳闸率增加，但雷击闪络必须马上重合闸能够成功，不会对线路设备造成破坏，不影响正常供电。

110kV架空输电线路加装并联间隙防雷是在线路绝缘子串的两端并联一对金属棒型电极，形成防雷保护间隙，又称招弧角，悬垂串、耐张串加装并联间隙示意图见图2-1和图2-2，加装线路保护间隙后绝缘子串的雷电放电距离小于正常绝缘子串的串长，约为绝缘子串长的85~90%。正常运行时，绝缘子并联间隙装置具有均匀工频电场的作用；架空输电线路在遭受雷击时，绝缘子串上产生很高的雷电过电压，但因并联保护间隙的雷电冲击放电电压低于绝缘子串的放电电压，故保护间隙首先放电，接续的工频电弧在电动作用力和热应力共同作用下，通过并联间隙上下两端部形成的放电通道，被引导至并联间隙电极端头，固定在并联间隙电极端头上燃烧，并最终借助电动力沿电极端头吹开及消散，从而保护绝缘子免于电弧灼烧绝缘子或附件，减少了雷击造成线路绝缘破坏，并联间隙电极端头上燃烧形成的黑斑，巡线人员用望远镜在塔下非常容量发现，从而大大减少线路人员巡线工作量。

图2-1110kV复合绝缘子悬垂串用并联间隙

图2-2110kV复合绝缘子耐张串用并联间隙

3、东莞110kV架空输电线路加装并联间隙防雷的设计方案

3.1现运行的110kV架空输电线路加装并联间隙防雷的设计方案

在现运行的110kV架空输电线路直接加装并联间隙防雷，由于直接加装并联间隙将原有的绝缘子串短接较多，试装线路加装并联间隙前后的绝缘子串绝缘高度比Z/Z0控制在85~90%范围，加装后将导致线路的雷击跳闸率比规程值大大提高。

为了让线路加装并联间隙后线路的雷击跳闸率又不会很大程度提高，应对110kV输电线路的绝缘配置在满足设计规程规范的要求基础上，相应提高线路的绝缘水平，以满足加装并联间隙防雷的要求。经对东莞市现运行的110kV输电线路杆塔结构及线路绝缘配置进行调查，现运行的双回路或四回路直线塔导线横担间距为3.5米，ZGu2、ZGu3、ZGuS导线横担为捏型横担（单挂点），ZGuS6301导线横担为鸭嘴型双角钢横担（双挂点）。110kV输电线路设计按加装并联间隙后绝缘子串的缩短配置线路绝缘，取Z/Z0的大值90%配置线路绝缘水平，进行塔头电气间隙校验，对耐张铁塔加长1片绝缘子再加装并联间隙，塔头均满足电气间隙要求；对直线铁塔加长1片绝缘子再加装并联间隙，塔头电气间隙校验如下：

1、杆塔全高在40米及以下的绝缘子串加长1片绝缘子后，单导线单联悬垂复合绝缘子串全串长为1837mm，对应单导线双联悬垂复合绝缘子串全串长为1947mm。经塔头电气间隙校验，ZGu2、ZGu3、ZGuS、ZGuS6301四种塔型均满足电气间隙要求。

2、杆塔全高在40~50米内的绝缘子串加长1片绝缘子后，单导线单联悬垂复合绝缘子串全串长为1982mm，对应单导线双联悬垂复合绝缘子串全串长为2092mm。经塔头电气间隙校验，对单联串ZGu2、ZGu3、ZGuS、ZGuS6301四种塔型均满足电气间隙要求；对双联串ZGu2、ZGu3、ZGuS、ZGuS6301四种塔型均不能满足电气间隙要求。

修改方案：将原单挂点双联悬垂复合绝缘子串改为双联双挂点悬垂复合绝缘子串，对ZGu2、ZGu3、ZGuS三种塔型需对导线横担修改为鸭嘴型双角钢横担（双挂点），修改后每相横担约增加约100kg。ZGuS6301塔型导线横担不需要修改。

3、杆塔全高在50~60米内的绝缘子串加长1片绝缘子后，对应单导线单联悬垂复合绝缘子串全串长为2148mm，对应单导线双联悬垂复合绝缘子串全串长为2258mm。经塔头电气间隙校验，对单联、双联串ZGu2、ZGu3、ZGuS、ZGuS6301四种塔型均不满足电气间隙要求。

修改方案：加装并联间隙防雷改为加装线路避雷器，增加费用5000~6000元。

3.2新建110kV架空输电线路加装并联间隙防雷的设计方案

新建110kV架空输电线路基建工程设计应执行南方电网公司标准化设计铁塔，直线和耐张铁塔导线横担间距均为4.0米，导线横担为鸭嘴型双角钢横担（双挂点）。110kV输电线路设计按加装并联间隙后绝缘子串的缩短配置线路绝缘，取Z/Z0的值上限90%配置线路绝缘水平，进行塔头电气间隙校验，对直线铁塔、耐张铁塔加长1片绝缘子进行配置线路绝缘（复合绝缘子提高一绝缘级别选型）再加装并联间隙，塔头均满足电气间隙要求，因此线路设计可以按加长1片绝缘子配置绝缘，再直接加装并联间隙设计。

4、存在问题分析

1、110kV架空输电线路加装并联间隙防雷，可以减少雷击造成线路绝缘破坏，引起局部停电的恶性事故，同时大大减轻线路运行人员巡线的工作量，但由于加装了并联间隙缩短了雷电绝缘放电水平，导致雷击跳闸率增加约10~35%，虽然雷击闪络基本上可以重合闸能够成功，不影响正常供电，但南方电网公司对雷击跳闸率考核指标会有所上升。

2、对现运行110kV架空输电线路加装并联间隙防雷，需长时间停电作业施工，对供电用户的正常生产的生活以及供电局的供电量带来一定的影响。

3、新建110kV架空输电线路加装并联间隙防雷，技术上可行，也不需要增加很多费用，只是绝缘配置与南网标准化设计要求不一致，需在可研阶段取得审查专家同意。

5、结论及建议

1、对现运行的110kV架空输电线路杆塔全高在50米以内加装并联间隙，尽量通过修改并联间隙设计结构，使加装并联间隙后绝缘子串的绝缘距离缩短值缩小，以保证Z/Z0的值大于90%，采用不增加绝缘子串长直接加装并联间隙防雷的设计方案。

2、对现运行的110kV架空输电线路加装并联间隙杆塔全高在50米及以上，加装并联间隙改为加装线路避雷器。

3、新建110kV架空输电线路加装并联间隙防雷，配置绝缘按绝缘子串加长1片绝缘子设计（复合绝缘子提高一绝缘级别选型），再加装并联间隙防雷。

参与文献：

串联电路和并联电路篇6

授课时间：授课地点:

授课教师：授课课题:串并联电路的电阻关系

一教学目标

知识与技能

1.培养学生理论联系实际，学以致用的科学思想。

过程与方法

1.体会等效电阻的含义，学会等效替代的研究方法。

情感态度与价值观

1．能根据欧姆定律以及电路的特点，得出串、并联电路中电阻的关系。

2．能进行两个电阻的串、并联电路的分析和计算。

二教学重难点

重点：欧姆定律在串、并联电路中的应用。

难点：串、并联电路计算中公式的选择。

三课前准备

电池组、开关、导线、电流表、定值电阻等。

四教学过程

1.复习回顾

2.新课引入

演示：（1）将一个电阻接入电路，读出电流表示数

（2）将两个电阻接入电路，读出电流变示数

现象：一个电阻和两个电阻电流表示数一样，效果相同

阅读课本p93问题与思考，解释什么叫做等效电阻

1.串联电路中的电阻规律：

推论：串联电路的总电阻比任何一个分电阻都大。

例题1：把一个4Ω的电阻R1和一个5Ω的电阻R2串联在电路中，如图12-7所示，电源两端的电压为6V。这个电路中的电流是多大？

2.并联电路中的电阻规律：

推论：并联电路中，总电阻比任何一个分电阻都小。

练习课本p96例题2，并用不同的方法解答

五课堂总结：

1．串联电路中电流、电压和电阻的关系。

2．并联电路中电流、电压和电阻的关系。