雷电是影响电力系统安全稳定运行的重要因素,并联间隙作为一种疏导型的防雷方式,因其经济性好、架设简单、对绝缘子保护效果良好而受到人们的关注。目前国内外220kV电压等级输电线路多采用羊角形间隙或带电极的环状电极,该类间隙的引弧效果明显,但存在的最大问题是间隙短接距离大,安装装置后间隙的绝缘强度下降达50%以上,造成跳闸率明显上升。因此,有必要采用优化理论及试验方法研究适合我国国情的高压输电线路并联间隙防雷保护装置,既能改善线路的防雷特性,同时又不会导致线路绝缘水平的降低。本文的主要内容和结论如下:(1)通过对比几种传统用于防雷保护的引弧间隙结构形状,根据实际需要以及客观需求设计了一种新型引弧电极。该电极采用了开口的环形电极设计,既可以均匀电位分布又可以加快电弧运动速度,既可以防止弧根等离子体向绝缘子表面喷射,又可以防止电极表面遭到灼烧。(2)通过仿真研究架空输电线路所安装的绝缘子在安装引弧间隙后绝缘子与引弧电极表面的均压问题,通过改良参数防止由于高场强导致的可见电晕。还通过仿真分析,对环形电极的相关结构参数进行了相关优化设计,确定了新型并联间隙的设计尺寸。(3)根据绝缘间隙击穿的先导发展模型进行了基于全波过程的电力系统暂态分析,针对南方电网典型的输电杆塔仿真研究了并联间隙安装对绝缘配合的影响,结果表明并联间隙不会造成雷击跳闸率的大幅度变化,可以直接安装并联间隙对复合绝缘子进行相关保护。(4)通过雷电冲击电压放电、大电流燃弧、小电流燃弧、可见电晕与无线电干扰试验检验了本文设计的并联间隙的电气特性与热特性。试验结果说明了本文所设计的并联间隙具有较好的雷电定位效果,起弧位置均能确保在招弧棒的定位球上,且雷击闪络均发生在招弧棒之间的空气间隙之间,具有较好的接闪雷电效果;此外,雷电电弧的弧根能够稳定在定位球头上燃烧,而弧柱在电动力的作用下向外部空气吹弧,具有较好的保护复合绝缘子表面材料的能力;最后,绝缘子表面与引弧电极表面均具有较高的起晕电压,能够达到并超出国家标准对装置起晕电压的要求。本文所设计的新型引弧间隙可防止雷击故障引起的系统大事故,提高电网主网的稳定性,减少因雷击停电造成的社会影响,确保用户用电的安全性和可靠性,具有突出的社会效益。本文研究成果可应用于高压输电线路防雷性能设计和改造,可在输电设计、试验和运行单位直接推广,应用具有巨大的经济效益和社会意义。同时相关成果还可应用于特高压线路雷电防护,提高我国输电线路雷电防护设计水平。