35kV線路避雷器在電網(wǎng)中的防雷應用研究

摘要：隨著電網(wǎng)事業(yè)的飛速發(fā)展，城市中到處可見電力系統(tǒng)的影子，而輸電線路的安全運行是保證人們生活用電的關(guān)鍵。眾所周知，雷擊是造成輸電線路運行事故的主要因素，線路的總跳閘次數(shù)中，因雷擊引起的跳閘幾乎占到了一半以上，因此安裝線路避雷器就成為了保障輸電線路安全的重要手段。本文就35kV線路避雷器的概念及其工作原理展開分析，就線路避雷器在電網(wǎng)中的防雷應用進行研究。

關(guān)鍵詞：線路避雷器；輸電線路；防雷；用電安全

伴隨著人們生活水平的不斷提高，人們對于輸電線路安全及穩(wěn)定運行的關(guān)注度和要求都非常高。作為電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)施，安裝線路避雷器不僅能夠防止電網(wǎng)被雷擊，更能有效保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行。在35kV輸電線路中，線路避雷器的應用研究取得了不少成果，也在實踐中受到了廣泛關(guān)注。下文就分析線路避雷器的工作原理和特征，就其如何運用在35kV電網(wǎng)中防雷展開探討。

一、線路避雷器的概念及工作原理

所謂線路避雷器就是通過避雷器本體與空氣間隙串聯(lián)或者固定絕緣子間隙組合而成的結(jié)構(gòu)。實際上，避雷器本體并不承擔系統(tǒng)運行電壓，所以不必考慮其因長期運行而導致的老化問題，并且在線路避雷器本身發(fā)生線路故障時，不會影響到整個電網(wǎng)的運行。一方面，與空氣間隙串聯(lián)的組合線路避雷可以不考慮因線路避雷器本身故障而引起的電網(wǎng)事故，但需要事先在安裝避雷器時在桿塔上調(diào)整好間隙距離。另一方面，如果是與固定絕緣子間隙組合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)安裝實施較容易，但支撐串聯(lián)間隙的符合絕緣子需要承受較高的系統(tǒng)電壓和機械荷載?？偟膩碚f，線路避雷器就是輸電線路中，連接于絕緣子兩端的一種懸掛式新型避雷器，其作用主要是提高線路耐雷水平，從而降低雷擊跳閘頻率。

當雷擊桿塔時，有一部分雷電流會通過避雷線流到相鄰的桿塔上，而另一部分則會經(jīng)桿塔流向大地，桿塔接地電阻有著暫態(tài)電阻特性，一般用于沖擊接地電阻。當遭受到雷擊時，接地線過程會增加附加電感值，雷電過電壓的暫態(tài)分量會加到塔體電位上，使得塔頂?shù)碾娢淮蟠筇岣?，最終造成塔體與絕緣子串的閃絡，從而導致線路的耐雷水平降低。而加裝避雷器后，當受到雷擊時，雷電流的分流一部分從避雷線傳入相鄰桿塔，一部分則經(jīng)塔體流入大地。而當雷電流超過一定值后，避雷器動作加入分流，大部分的雷電流即從避雷器流入導線，從而傳播到相鄰桿塔上。當雷電流經(jīng)過避雷線和導線是，因到導線間的電磁感應作用，在導線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量，再加上避雷器分流遠大于避雷線中分流的雷電流，這種耦合作用會使得導線電位提高，從而使得導線與塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡電壓。因此，線路避雷器具有鉗電位作用，這也是線路避雷器防雷的關(guān)鍵所在。

二、35kV線路耐雷水平分析

1、耐雷水平定義

眾所周知，35kV線路屬于重壓網(wǎng)絡，是我國主要配電網(wǎng)絡之一，因其配網(wǎng)絕緣水平低，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復雜，線路中還設(shè)有避雷線、耦合地線、線路避雷器等保護設(shè)備，在遇到雷害天氣時，配電網(wǎng)將由直擊雷或者感應雷引起線路閃絡或故障。作為衡量線路防雷性能好壞的重要指標，線路耐雷水平受到桿塔尺寸、桿塔沖擊接地電阻、絕緣子片數(shù)、桿塔地形情況等因素限制，其耐雷水平就有所不同。

2、直擊雷侵害

直擊雷就是帶電云層與建筑物、其他物體或者大地以及防雷裝置之間發(fā)生的猛烈放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生電效應，熱效應或機械力。雷直擊導線后，被擊導線上的雷電流將分向兩側(cè)分流，形成兩邊傳播的過電壓波，而在沒有反射波之前，電壓與電流的比值是線路的波阻抗Z。架空線路的波阻抗在大氣過電壓的情況下，被認為接近400Ω，而雷電流沿線路兩側(cè)電流is/2的值詳見電路圖1，則此時架空線路上的直擊雷過電壓為Ug。

Ug=（is/2）×（Z/2）=100I

方學寧.TIFTS（JZHT7.H圖1雷擊塔頂示意圖及等值電路圖TS）KH*2

3、感應雷侵害

依照國家規(guī)程，距離架空線距離超過65m時雷云對地放電，線路上產(chǎn)生的感應過電壓最大值要按照以下方程式計算：

Ug=25（I×hc）/S

式中Ug為雷擊大地時感應過電壓的最大值，I是雷電流幅值，hc則表示導線的平均高度，S為雷擊點與線路的距離。根據(jù)此式我們可以看出，雷電感應過電壓和架空線導線的平均高度是呈正比關(guān)系的，雷電感應過電壓是因靜電感應造成，對導線上相同的電荷量，如果導線離地距離大，則對地電容就小，導線對地電位差越大，對地過電壓就越高。此外，感應過電壓一般不會超過300kv，但對于35kv及以下的線路容易發(fā)生絕緣子閃絡。

三、35kv線路避雷器在電網(wǎng)中的應用

前面說到，35kv的線路避雷器通過避雷器本體與空氣間隙串聯(lián)或者固定絕緣子間隙組合而成的結(jié)構(gòu)。而不同的安裝方式會給雷云擊打時產(chǎn)生不同的情況。首先，當雷云擊打線路干塔頂時，雷電過電壓就會先作用于線路避雷器，此時，線路避雷器就開始發(fā)揮作用將雷電流分流，這也充分發(fā)揮了線路避雷器的鉗電位作用，從而使導線與塔頂?shù)碾娢徊钚∮诮^緣子串的閃絡電壓，從而使絕緣子不會產(chǎn)生閃絡情況。

其次，當雷云擊打線路桿桿塔塔頂時，雷電過電壓會同時對線路避雷器和絕緣子串作用，當雷電過電壓的幅值接近絕緣子串的50%的沖擊放電電壓時，此時線路避雷器就會迅速發(fā)生作用，并在絕緣子串閃絡前動作，以起到防雷的作用。

最后，當雷云擊打線路桿塔塔頂時，如果雷電過電壓先對絕緣子串產(chǎn)生作用，然后再作用于線路避雷器。在這種情況下，雷電過電壓的幅值接近絕緣子串50%沖擊放電電壓時，雷電過電壓就會直接造成絕緣子串的閃絡，此時線路避雷器也就不起作用了?？偟膩碚f，這三種情況就是把絕緣子串、線路避雷器以及桿塔塔頂以一種特定的形式連接起來分析。

結(jié)束語：防雷是35kv電網(wǎng)中非常關(guān)注的環(huán)節(jié)，隨著線路避雷器的應用受到廣泛重視，其在電網(wǎng)防雷中的應用效果逐漸受到關(guān)注。我們在實際的應用過程中，要根據(jù)輸電線路的實際情況，根據(jù)不同的雷云擊打情況，選擇正確的線路避雷器使用和安裝方法，以充分發(fā)揮線路避雷器的作用，保障輸電線路的安全運行。（作者單位：南京博泉電力工程有限公司）

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