線路型氧化鋅避雷器在架空輸電線路中的應(yīng)用

［摘要］文章針對高州電網(wǎng)近年來雷擊跳閘的問題，分析各種雷擊過電壓引起的線路跳閘，介紹線路未安裝線路避雷器和安裝線路避雷器的區(qū)別。同時介紹線路避雷器的防雷機(jī)理，指出在使用線路避雷器時應(yīng)注意的問題以及線路避雷器必要的日常維護(hù)。

［關(guān)鍵詞］線路型避雷器；輸電線路；雷電過電壓；防雷

［作者簡介］安向陽，廣東電網(wǎng)公司茂名高州供電局助理工程師，研究方向：線路運(yùn)行，廣東高州，525200

［中圖分類號］ TM862［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1007-7723（2008）07-0151-0002

一、概述

近年來，由于環(huán)境條件的不斷劣化，雷擊引起的輸電線路跳閘故障也日益增多，嚴(yán)重防礙了供電線路設(shè)備的正常運(yùn)行。高州地區(qū)屬于多雷區(qū)，每年都發(fā)生雷擊線路跳閘故障，雷擊已成為影響輸電線路安全可靠運(yùn)行的最主要因素。為了減少輸電線路的雷擊故障，結(jié)合采用降低桿塔接地電阻、提高線路絕緣水平等措施，取得了一定的效果。但對于分布在高土壤電阻率的部分線路，降低桿塔接地電阻難度較大，對于防治繞擊雷對線路造成的故障仍沒有好的對策。目前，我們使用線路型氧化鋅避雷器用于輸電線路的防雷，取得了較好的效果。

二、雷電過電壓造成線路閃絡(luò)跳閘原因分析

造成線路閃絡(luò)跳閘的雷電過電壓主要有直擊雷、反擊、繞擊和感應(yīng)雷電過電壓，在線路防雷的設(shè)計和運(yùn)行中都應(yīng)考慮這幾種雷電過電壓。

（一）感應(yīng)過電壓

感應(yīng)過電壓是指雷云不直接擊于輸電線路，而是向線路附近地面，或向避雷線上進(jìn)行主放電時，在線路上感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓。

（二）直擊雷過電壓

1.直擊導(dǎo)線

雷直擊導(dǎo)線形成的過電壓易導(dǎo)致線路絕緣子閃絡(luò)。

2.繞擊

雷擊過電壓繞過避雷線，打到線路上稱為繞擊，繞擊經(jīng)常與桿塔的地形及高度有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，山區(qū)的繞擊概率是平原的3倍。線路的屏蔽各級系統(tǒng)包括桿塔、避雷線及大地。隨著桿塔的高度增加，大地的屏蔽作用減弱，如斜山坡、大跨越的桿塔。由于小雷電流易穿過屏蔽，產(chǎn)生繞擊的雷電流一般較小，但線路的繞擊要比反擊耐雷水平低得多。

3.反擊

因雷擊架空線路避雷線，桿頂形成作用于線路絕緣的雷電反擊過電壓稱為反擊。與雷電參數(shù)、桿塔型式、高度、絕緣子水平和接地電阻有關(guān)。當(dāng)塔頂大于系統(tǒng)電壓時，塔頂對導(dǎo)線放電，形成反擊。反擊與直擊和繞擊的區(qū)別是：前者的雷電流大多經(jīng)塔向分流入地，而后者需耐受全部的雷電流能量。

通過以上幾種雷電過電壓的分類分析，要明確認(rèn)識，在現(xiàn)場查明雷擊事故時，尤其要區(qū)分雷擊事故是由什么類型的雷擊過電壓引起的。有時線路遭受雷擊跳閘由繞擊引起，卻錯誤地降低接地電阻，浪費(fèi)了大量的人力和物力，效果卻不明顯。一條線路跳閘率高是什么原因，要根據(jù)具體情況及線路運(yùn)行經(jīng)驗仔細(xì)分析，這樣才能采取合理有效措施，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

三、線路未裝避雷器與裝設(shè)避雷器的區(qū)別分析

（一）線路未裝避雷器

在線路未裝避雷器時，雷電流完全通過桿塔或引下線接地裝置倒泄流入大地。但是，由于存在接地電阻，塔頂電位會迅速升高，特別是對于接地電阻較高的桿塔，當(dāng)塔頂電位與導(dǎo)線感應(yīng)電位的差值超過絕緣子串臨界閃絡(luò)電壓時，就會出現(xiàn)絕緣子串閃絡(luò)，并可能產(chǎn)生工頻電弧直到線路斷路器跳閘。對于一些地處土壤電阻率較大地區(qū)的桿塔，由于接地電阻難以降低，使得常規(guī)的防雷遇到了難題。

（二）線路安裝避雷器

在線路中裝設(shè)線路避雷器，將避雷器的伏—秒特性與絕緣子串的伏—秒特性相配合，當(dāng)線路遭受雷擊（或繞擊、反擊等）時，線路避雷器可靠地動作，以保護(hù)絕緣子串不發(fā)生閃絡(luò)。具體過程是：當(dāng)塔頂電位超過避雷器的導(dǎo)通電壓時，避雷器動作。此時桿塔上的雷電流分流發(fā)生變化，一部分仍舊沿桿塔或引下線、接地電阻泄入大地；另一部分則經(jīng)避雷器流入導(dǎo)線，于是導(dǎo)線和避雷線上都有雷電流流過。由于電磁感應(yīng)作用，雷電流分別在導(dǎo)線和避雷線中產(chǎn)生耦合分量，導(dǎo)線上較大的雷電流耦合分量使得其電位迅速升高，使桿塔對導(dǎo)線放電得到有效的控制，從而達(dá)到防雷效果。

（三）線路避雷器的防雷機(jī)理

雷擊桿塔時，一部分雷電流通過避雷線流到相鄰桿塔，另一部分雷電流經(jīng)桿塔流入大地。雷擊桿塔時塔頂電位迅速提高，其電位值為：U1=I×（R1+R2）

式中，U1——桿塔遭受雷擊時的電壓；

R1——桿塔塔身阻抗，一般不可改變；

R2——桿塔的沖擊接地電阻，可在一定條件和程度下改變。

在未安裝線路避雷器，當(dāng)U1＞U50%時，線路絕緣子閃絡(luò)。雷電流一部分從R1、R2入地，由于R1+ R2大于雷電流閃絡(luò)的弧道電阻，故大部分的雷電流從閃絡(luò)的弧道流向線路，雷電流峰值過后，因弧道的空氣被電離，空氣絕緣急劇下降，工頻續(xù)流從導(dǎo)線經(jīng)弧道對桿塔R1、R2放電，直到線路跳閘。因此，工頻續(xù)流是線路遭雷擊造成破壞并跳閘的主要原因。

安裝線路避雷器后，雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的耦合作用，當(dāng)U1上升至U2（線路避雷器的沖擊放電電壓）時，避雷器的間隙被擊穿，泄放雷電流能量，絕緣子兩端的電壓不大于U50%，此時絕緣子不會閃絡(luò)。另外，因有避雷器本體的限流，雷電流大部分從R1、R2入地，小部分經(jīng)避雷器向桿塔兩端導(dǎo)線分流、展寬并衰減，此電壓遠(yuǎn)低于線路的絕緣水平，并不會引起相鄰桿塔的閃絡(luò)。雷電流峰值一過，因避雷器優(yōu)異的非線性，迅速恢復(fù)高阻，無工頻續(xù)流流過，從而避免了線路跳閘。

四、避雷器的安裝與維護(hù)

（一）安裝時應(yīng)注意的問題

1.選擇多雷區(qū)且易遭雷擊的輸電線路桿塔，最好在兩側(cè)相鄰桿塔上同時安裝；

2.垂直排列的線路可只裝上下2相；

3.安裝時盡量不使避雷器受力，并注意保持足夠的安全距離。

（二）投運(yùn)后進(jìn)行必要的維護(hù)

1.結(jié)合停電定期測量絕緣電阻，歷年結(jié)果不應(yīng)明顯變化；

2.檢查并記錄計數(shù)器的動作情況；

3.對其緊固件進(jìn)行擰緊，防止松動。

五、使用線路避雷器時應(yīng)注意的問題

（一）不建議大規(guī)模使用

線路型避雷器是防止雷擊跳閘的有效技術(shù)手段，但投資較大。為了使有效的資金發(fā)揮最大的效益，哪些線路需要安裝線路型避雷器？安裝在什么位置？安裝多少？對此需進(jìn)行必要的技術(shù)分析和計算，以尋求較為經(jīng)濟(jì)、合理的配置方案。

（二）重視避雷器安裝選點

俗話說“好鋼要用在刀刃上”。同樣，根據(jù)雷電定位系統(tǒng)及實際運(yùn)行情況，應(yīng)將有限的線路避雷器安裝在雷電活動頻繁區(qū)域中易受雷擊的桿塔上。從雷電的特性來分析，一般在水汽較重的區(qū)域或位置（比如周圍有河流、水庫、魚塘等）容易產(chǎn)生雷云，故靠近這些地方的桿塔適宜安裝線路避雷器；而位于高大建筑下的桿塔可以不安裝線路避雷器，因為雷電已被它們遮擋。

（三）安裝先后原則

根據(jù)資金的情況可按下列先后步驟選點安裝：

1.選擇易遭雷擊，歷年跳閘率高的輸電線路桿塔（易擊桿塔）；

2.選擇易擊區(qū)間；

3.易擊桿或易擊段的相鄰桿塔；

4.接地電阻大，降阻要花很大力氣，難以降到規(guī)定值以下，同時又有遭雷擊可能的桿塔；

5.地形特殊的桿塔，如山坡的迎風(fēng)面，雷云易在此遭受山的阻擋而集結(jié)的桿塔。

（四）規(guī)范運(yùn)行管理

由于線路避雷器所處的環(huán)境與普通避雷器不同，如線路中的導(dǎo)線和桿塔隨時都處于震動狀態(tài)，因而應(yīng)該有一套詳細(xì)的運(yùn)行管理方法和細(xì)節(jié)要求，使其運(yùn)行狀態(tài)更好。

（五）正確理解計數(shù)器動作次數(shù)

計數(shù)器的動作次數(shù)并不等于線路桿塔遭受雷擊的次數(shù)，桿塔震動及其他電流感應(yīng)也可能導(dǎo)致計數(shù)器動作，不能因為計數(shù)器動作一次而線路未跳閘就認(rèn)為線路避免了一次雷擊障礙的發(fā)生。建議計數(shù)器廠家進(jìn)行技術(shù)更新，達(dá)到計數(shù)器非雷擊而不動作的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（六）線路避雷器安裝

安裝避雷器時應(yīng)可靠、牢固，符合電氣安全距離。連接點的連接必須要可靠、牢固，避雷器與計數(shù)器連接引線最好采用截面不小于25mm2的銅芯線。