氧化鋅避雷器在輸電線路上的使用

洪雪燕

【摘 要】本文介紹了氧化鋅避雷器在防止雷擊桿塔、雷繞擊引起的絕緣子閃絡(luò)所發(fā)揮的作用，介紹了氧化鋅避雷器在高土壤電阻率地區(qū)和強雷區(qū)德使用，以泉州電業(yè)局輸電線路為例，介紹了氧化鋅避雷器在輸電線路上的防雷效果。

【關(guān)鍵詞】氧化鋅避雷器；雷擊桿塔；雷繞擊；泉州輸電線路

0.引言

線路型金屬氧化鋅避雷器（MOA，下同）是用于交流輸電線路防雷的重要保護電器。交流輸電線路在多雷區(qū)，容易遭受雷擊，在雷擊塔頂時，塔臂電位升高，造成反擊使絕緣子閃絡(luò)，如果絕緣子損壞，導(dǎo)線對地短路，則必然導(dǎo)致開關(guān)跳閘停電。在線路上加裝線路型MOA，由于避雷器的鉗壓作用，則可以避免絕緣子閃絡(luò)，減少跳閘停電。其辦法是在絕緣子串旁并聯(lián)線路型MOA，當(dāng)塔臂電位提高，避雷器動作放電，由于避雷器動作電壓和殘壓比絕緣子串的閃絡(luò)電壓低，可以保證絕緣子不再閃絡(luò)，避免了線路跳閘停電。

1.氧化鋅避雷器作為線路防雷的工作原理

1.1氧化鋅避雷器防止雷擊桿塔時絕緣子閃絡(luò)

雷擊線路桿塔，雷電流大部分經(jīng)桿塔流到的接地裝置，小部分經(jīng)相鄰桿塔入地。當(dāng)雷電流比較大時，雷電流經(jīng)桿塔流入地中，桿塔電位Ut升高：

如果桿塔的電位Ut和導(dǎo)線的感應(yīng)電位Ul之差超過絕緣子的放電電壓U5%，即Ut-Ul>U5%，絕緣子會發(fā)生閃絡(luò)。如果考慮線路工頻電壓的影響，即Ut-Ul+Um>U5%時，則絕緣子會發(fā)生閃絡(luò)。線路絕緣子加裝避雷器，避雷器與絕緣子并聯(lián)，正常情況下，避雷器保持在絕緣狀態(tài)。當(dāng)絕緣子壓降達(dá)到避雷器動作電壓（避雷器動作電壓

1.2 氧化鋅避雷器防止雷繞擊時絕緣子閃絡(luò)

線路避雷器不僅可以防止雷擊桿塔的絕緣閃絡(luò)，且可以防止雷繞擊的絕緣閃絡(luò)。當(dāng)雷繞擊導(dǎo)線時，導(dǎo)線電壓升高，線路絕緣子壓降增大，同理，當(dāng)壓降超過避雷器動作電壓，避雷器放電，雷電流部分經(jīng)桿塔分流入地。雷電波消失，避雷器放電截止，恢復(fù)絕緣狀態(tài)。

1.3 線路用避雷器的類型

由于氧化鋅避雷器在工作電壓下流過閥片的電流只有級，所以目前生產(chǎn)的氧化鋅避雷器在電壓等級較低時大部分是采用無間隙的結(jié)構(gòu)。對于超高電壓或需大幅度降低壓比時，則采用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法。為了降低大電流時的殘壓而又不加大閥片在正常運行中的電壓負(fù)擔(dān)，以減輕氧化鋅閥片的老化，往往也采用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法。

圖1所示為帶并聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器原理圖。在正常情況下，間隙G不擊穿，由R1和R2共同承擔(dān)工作電壓，荷電率較低。當(dāng)雷電或操作過電壓作用時，流過R1、R2的電流將迅速增加，R1、R2上的電壓也隨之增加，當(dāng)R2上的電壓達(dá)到一定值時，間隙G被擊穿，R2被短接，避雷器上的殘壓僅由R1決定。從而降低了殘壓，也降低了壓比。

在氧化鋅閥片上加上串聯(lián)間隙，這樣只要系統(tǒng)運行電壓不超過避雷器的工頻放電電壓，避雷器的間隙就不會放電，氧化鋅閥片就沒有電流流過，決不會象無間隙型那樣因閥片長時間通流而導(dǎo)至發(fā)熱，老化甚至損壞，而且?guī)Т?lián)間隙型產(chǎn)品能承受非直接接地系統(tǒng)單相接地長時間故障引起的問題，這是無間隙型所不能做到的。

2.氧化鋅避雷器在輸電線路上的使用

2.1 高土壤電阻率地區(qū)線路避雷器的使用

輸電線路在運行過程中，要承受工頻電壓、操作過電壓和雷電過電壓的作用。對于工頻電壓，通過多年來的不斷調(diào)爬，工頻電壓下的污閃現(xiàn)象已較少發(fā)生。在超高壓系統(tǒng)中，操作過電壓也被限制在一個較低的電壓水平，因操作過電壓而發(fā)生閃絡(luò)也極少發(fā)生。因此，輸電線路的絕緣閃絡(luò)主要原因是線路的雷電過電壓。

線路防雷的基本措施有架設(shè)避雷線、降低桿塔接地電阻、裝設(shè)耦合地線、采用負(fù)角保護、提高線路絕緣水平等等。但是，在高土壤電阻率地區(qū)，降低桿塔接地電阻是不太可能的，因此，在線路絕緣上裝設(shè)避雷器，可以起到一定的防雷效果。

2.2強雷區(qū)線路避雷器的使用

根據(jù)雷電活動的強烈程度，華東地區(qū)將雷電活動強度等級劃分為5級，其落雷密度分布及用指數(shù)折算的對應(yīng)等值雷暴日如下表：

根據(jù)線路設(shè)計原則，處于Ⅲ級及以上落雷密度區(qū)域的山區(qū)線路可以采用安裝避雷線側(cè)針、可控避雷針及線路避雷器等防雷措施。

線路安裝避雷器，已經(jīng)越來越普遍，安裝線路避雷器應(yīng)選擇多雷區(qū)且易遭雷擊的桿塔，最好相鄰兩側(cè)桿塔都安裝，安裝時，垂直排列的導(dǎo)線可以只安裝上下兩相。

3.氧化鋅避雷器的防雷保護效果

泉州地區(qū)屬于強雷區(qū)，年平均雷暴日為70個，土質(zhì)多為風(fēng)化巖石，土壤電阻率較高，為200～2000歐·米，線路走徑錯綜復(fù)雜，平地約占20%，山地約占20%，丘陵約占60%，整個路徑處在強雷區(qū)，雷電活動頻繁。

為了減少線路的雷擊事故，提高供電可靠性，泉州電業(yè)局提出了在線路上安裝氧化鋅避雷器來減少線路雷擊事故的要求。理論計算分析和實踐都證明，將線路避雷器應(yīng)用到線路雷電活動強烈或土壤電阻率高、降低接地電阻有困難的線段，可以較大地提高線路的耐雷水平。02年泉州電業(yè)局在惠城Ⅰ路44#塔A、C相和玉官線40#塔A、C相、41#塔C相共安裝5只線路型避雷器，到2007年為止計數(shù)器共動作2次，具體為惠城Ⅰ路44#塔A相和玉官線40#塔C相各動作1次。而在安裝線路型避雷器之前，該兩基桿塔經(jīng)常遭受雷擊，可見線路型避雷器對線路的防雷有很好的效果。根據(jù)線路型避雷器保護作用原理，其伏秒特性比絕緣子伏秒特性低，能有效防止因直擊雷和繞擊雷而引起的線路跳閘。

4.小結(jié)

本文介紹了氧化鋅避雷器防止雷擊桿塔、雷繞擊引起的絕緣子閃絡(luò)，介紹了高土壤電阻率地區(qū)、強雷區(qū)線路避雷器的使用，并通過泉州電業(yè)局的輸電線路，說明線路避雷器的防雷效果。

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