線路氧化鋅避雷器應(yīng)用中注意的幾個(gè)問(wèn)題

陳希明，馬永增，丁一蜚

（金華電業(yè)局，浙江 金華 321001）

實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路故障的一半以上是由雷擊引起，在各種防雷措施中應(yīng)用避雷器防雷已被證明是有效措施之一。自2002年開(kāi)始在220 kV新杭2231線試裝線路避雷器以來(lái)，金華電網(wǎng)110～500 kV線路已有1 000多個(gè)線路避雷器投入運(yùn)行，取得了很好的防雷效果，大大降低了線路的雷擊跳閘率。通過(guò)對(duì)線路避雷器安裝、運(yùn)行情況的分析，得出在應(yīng)用線路避雷器中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題。

1 避雷器的結(jié)構(gòu)選擇

線路避雷器分無(wú)間隙型和帶外串間隙型，無(wú)間隙型有帶脫離器和不帶脫離器之分，外串間隙型又分絕緣子間隙和純空氣間隙兩種。

1.1 無(wú)間隙型線路避雷器

無(wú)間隙型線路避雷器的閥片長(zhǎng)期承受系統(tǒng)電壓，如工藝不良或荷電率較高時(shí)避雷器存在老化的趨勢(shì)，盡管可以適當(dāng)提高額定電壓（要提高制造成本），但在操作過(guò)電壓下仍會(huì)頻繁動(dòng)作，因此在線路上采用無(wú)間隙型線路避雷器無(wú)論自身穩(wěn)定性，還是制造成本都不占優(yōu)勢(shì)；存在的另一個(gè)缺點(diǎn)就是在避雷器發(fā)生故障時(shí)，將影響線路的正常供電且故障點(diǎn)查找困難。

由于外串間隙型線路避雷器的保護(hù)水平、陡波特性與變電所設(shè)備的絕緣水平不能相匹配，故可選用無(wú)間隙型線路避雷器直接掛在線路終端桿上，以保護(hù)熱備用線路以及電纜出線線路，為故障點(diǎn)查找的方便，可以選用帶脫離裝置的避雷器，如圖1所示。

圖1 帶脫離裝置的避雷器

脫離裝置是避雷器本體所附帶的一種自我保護(hù)裝置。當(dāng)避雷器承受系統(tǒng)的雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓而釋放能量時(shí)，脫離裝置不會(huì)動(dòng)作；當(dāng)避雷器承受外力及周邊環(huán)境溫度變化等綜合作用時(shí)，脫離裝置也不會(huì)動(dòng)作，即在正常運(yùn)行時(shí)，脫離裝置不影響避雷器的工作，而當(dāng)避雷器損壞時(shí)，脫離裝置迅速動(dòng)作，使避雷器退出運(yùn)行，而不影響系統(tǒng)正常供電。

1.2 外串間隙型線路避雷器

外串間隙型線路避雷器在結(jié)構(gòu)上分為本體和外串間隙兩部分，本體基本上不承受電壓，不必?fù)?dān)心其老化問(wèn)題，只要間隙之間絕緣完好，即使本體損壞，也不影響線路正常供電，故維護(hù)工作量很小。

外串絕緣支撐的避雷器間隙距離已由絕緣子固定，安裝較容易，放電電壓較穩(wěn)定。但由于絕緣子承擔(dān)著較高的系統(tǒng)電壓（90%左右），與普通的合成絕緣子一樣，有一定的故障率，曾經(jīng)有支撐間隙發(fā)生擊穿的情況，且表面積污后，泄漏電流較大，加上間隙距離出廠時(shí)已確定，安裝時(shí)不能再作調(diào)整，難以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)桿塔情況的變化，只適用于耐張桿塔及一些桿塔參數(shù)不確定的桿塔。

純空氣間隙的避雷器優(yōu)點(diǎn)是在污穢和淋雨?duì)顟B(tài)下，間隙的放電電壓改變不大，不必?fù)?dān)憂空氣間隙發(fā)生故障，且不必監(jiān)測(cè)避雷器泄漏電流，安裝后基本上沒(méi)有什么維護(hù)工作量，一般也不需要進(jìn)行年度檢修。避雷器本體的故障表現(xiàn)在其復(fù)合外套有爆破和燒黑的痕跡，這可以通過(guò)巡線來(lái)發(fā)現(xiàn)。避雷器本體由于平時(shí)不帶電，不存在老化問(wèn)題，只有在間隙導(dǎo)通的瞬間才工作，因此損壞的幾率很小。即使在避雷器本體發(fā)生故障時(shí)，也不影響線路運(yùn)行。純空氣間隙避雷器不足之處是安裝時(shí)需在桿塔上調(diào)整間隙距離，金華電業(yè)局除少數(shù)耐張塔選用絕緣子間隙結(jié)構(gòu)外，其他都用純空氣間隙結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

2 線路避雷器額定電壓的選擇

避雷器額定電壓是施加在避雷器上的最大允許工頻電壓有效值，是表明避雷器運(yùn)行特性的一個(gè)重要參數(shù)，但不等于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓。對(duì)同一系統(tǒng)電壓，其額定電壓有多種，見(jiàn)表1[1]。

圖2 純空氣間隙的避雷器

表1 帶串聯(lián)間隙的避雷器額定電壓（有效值） kV

避雷器額定電壓的選擇通常按線路單相接地并按甩負(fù)荷條件下健全相的最高暫態(tài)過(guò)電壓選擇。對(duì)110～220 kV系統(tǒng)，其額定電壓一般可按1.4倍最大相電壓選取，如為了取得絕緣更大的保護(hù)裕度，選擇較低一級(jí)額定電壓的避雷器時(shí)，宜對(duì)工頻電壓耐受特性校核。避雷器的額定電壓選擇較高時(shí)，U1mA也較高，有利于切斷工頻續(xù)流。同時(shí)在操作過(guò)電壓作用時(shí)，流過(guò)避雷器的電流將大大減少，有利于延長(zhǎng)使用壽命，可以提高運(yùn)行的可靠性。但避雷器的額定電壓增高，殘壓也相應(yīng)增高，在同樣的絕緣水平下，保護(hù)裕度會(huì)降低。

避雷器額定電壓選擇的一般原則是在滿足保護(hù)絕緣的配合系數(shù)條件下，避雷器的額定電壓可選得高一些。具體選擇時(shí)，如果線路絕緣子串的外絕緣按正常配置，考慮到零值絕緣子的因素，避雷器的額定電壓可按中間值配置，如果調(diào)爬后絕緣子串的外絕緣得到加強(qiáng)，避雷器的額定電壓可相應(yīng)取得高一些。

3 線路避雷器的空氣間隙大小

串聯(lián)間隙的主要目的就是使避雷器本體與系統(tǒng)電壓隔離，間隙距離的確定需滿足3個(gè)條件：

（1）雷電沖擊下間隙應(yīng)可靠動(dòng)作，保證被保護(hù)絕緣子串免于雷擊閃絡(luò)，為此，需把間隙距離選擇小一些，使串聯(lián)間隙和絕緣子串在雷電沖擊下有較大的配合裕度。

（2）能夠可靠耐受工頻過(guò)電壓和部分操作過(guò)電壓。

（3）對(duì)于純空氣間隙，要求導(dǎo)線風(fēng)偏不改變或不明顯改變間隙的放電特性。

根據(jù)以上要求，各避雷器生產(chǎn)廠家在線路按照正常絕緣配置（110 kV 7片X-4.5，220 kV 13片X-4.5）情況下，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定的110 kV避雷器間隙距離為45～50±5 cm；220 kV避雷器間隙距離為 85～90±5 cm。

某220 kV線路絕緣配置了13片玻璃鋼絕緣子，避雷器空氣間隙距離為97 cm和104 cm時(shí)，曾發(fā)生絕緣子雷擊閃絡(luò)事件。因此，考慮到可能存在的零值絕緣子，在線路絕緣正常配置時(shí)，為確保雷電沖擊下間隙可靠動(dòng)作，建議110 kV避雷器的間隙距離為45±5 cm；220 kV避雷器的間隙距離為85±5 cm。此時(shí)，在較嚴(yán)重的操作過(guò)電壓下，避雷器可能會(huì)動(dòng)作，但流過(guò)避雷器的電流一般不超過(guò)200 A，大大小于避雷器的2 ms方波耐受能力600 A，且采用重燃次數(shù)較少的空氣開(kāi)關(guān)時(shí)，超過(guò)2.6倍的過(guò)電壓出現(xiàn)概率為0.73%。加上兩側(cè)變電所內(nèi)都裝有避雷器，而線路上裝設(shè)的多只避雷器一般只有1只避雷器會(huì)動(dòng)作，因此，操作過(guò)電壓對(duì)線路避雷器的壽命影響不大。如果線路絕緣已經(jīng)加強(qiáng)（如110 kV 8片X-4.5，220 kV 14片X-4.5），避雷器間隙距離可適當(dāng)偏大，這樣，在操作過(guò)電壓下線路避雷器可能不動(dòng)作或動(dòng)作次數(shù)大大減少。

4 線路避雷器的安裝地點(diǎn)選擇

對(duì)雷害嚴(yán)重的線路采取一般的治理措施，如降低桿塔接地電阻，減小避雷線屏蔽角，提高線路絕緣水平，雙回輸電線路采用不平衡絕緣等。防雷效果不理想；或有些情況一般避雷措施無(wú)法實(shí)施，如土壤電阻率比較大、地形地貌比較復(fù)雜；或經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后使用線路避雷器性價(jià)比高的，建議在輸電線路上加裝線路避雷器。線路避雷器的安裝選點(diǎn)一般應(yīng)遵循以下原則：

（1）通過(guò)對(duì)歷年來(lái)雷擊跳閘記錄的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合運(yùn)用雷擊定位系統(tǒng)，確定線路的多雷區(qū)及易擊點(diǎn)。

（2）對(duì)多雷區(qū)及易擊點(diǎn)桿塔的地形地貌、絕緣配置、接地電阻等進(jìn)行綜合分析，確定易擊桿塔受雷擊的原因是反擊還是繞擊。

（3）如屬繞擊，可僅在易繞擊相或兩邊相安裝避雷器，桿塔接地電阻高時(shí)還應(yīng)進(jìn)行降阻；如因反擊引起，則應(yīng)三相均安裝線路避雷器，并應(yīng)提高相鄰桿塔的耐雷水平。

5 線路避雷器安裝及運(yùn)行中注意事項(xiàng)

5.1 安裝注意事項(xiàng)

（1）安裝前應(yīng)對(duì)避雷器本體進(jìn)行直流1 mA參考電壓試驗(yàn)、直流泄漏電流試驗(yàn)、絕緣電阻的測(cè)試，檢查復(fù)合外套外觀沒(méi)有缺膠及破損現(xiàn)象。

（2）線路避雷器的復(fù)合外套和記數(shù)器的玻璃屏蔽罩均為易破易碎品，在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中要做好保護(hù)措施以免損壞。

（3）線路型避雷器不能作為懸式絕緣子承受導(dǎo)線張力，應(yīng)注意只讓避雷器承受自身的重力。

（4）線路避雷器和計(jì)數(shù)器之間的連接導(dǎo)線不能繞在塔身上，連接導(dǎo)線長(zhǎng)度一般不能超過(guò)15 m，以免產(chǎn)生感應(yīng)電流使計(jì)數(shù)器誤動(dòng)作。

（5）動(dòng)作計(jì)數(shù)器安裝時(shí)應(yīng)注意刻度表面朝下45°，并轉(zhuǎn)到適合的方向以便于地面人員用望遠(yuǎn)鏡觀察讀數(shù)。

（6）避雷器安裝時(shí)應(yīng)注意避雷器的間隙及本體與桿塔或絕緣子串之間的最小空氣間隔距離，尤其是脫離器動(dòng)作后的安全距離應(yīng)滿足以下要求：110 kV，220 kV，500 kV架空線路最小空氣間隔距離分別為100 cm，190 cm，370 cm。

5.2 運(yùn)行中的注意事項(xiàng)

（1）避雷器運(yùn)行維護(hù)應(yīng)結(jié)合線路檢修進(jìn)行，運(yùn)行維護(hù)工作包括：避雷器本體外觀目測(cè)；串聯(lián)間隙、上下電極測(cè)量和檢查；高壓電極和接地端連線檢查；記錄計(jì)數(shù)器動(dòng)作次數(shù)；檢查在線或離線監(jiān)測(cè)裝置。

（2）在日常巡視中要注意觀察避雷器復(fù)合外套有無(wú)爆破和燒黑的痕跡、脫離器有沒(méi)有掉落，如有這類情況出現(xiàn)，避雷器有可能已經(jīng)損壞。

[1]JB/T 10497-2005交流輸電線路用復(fù)合外套有串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器[S].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[2]解廣闊.電力系統(tǒng)過(guò)電壓[S].北京：中國(guó)水利出版社，1997.