研究500kV線路氧化鋅避雷器的運行實踐

石 林

（國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司，四川 成都 610000）

氧化鋅避雷器是一種新型的避雷器材，具有結(jié)構(gòu)簡單、通流容量高、保護特性好、優(yōu)良的非線性特性等諸多的優(yōu)點，將其應(yīng)用于高壓線路的防雷中，具有非常高的防雷效果，500kV高壓線路是我國電力網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，為了對氧化鋅避雷器在其線路中的應(yīng)用效果進行分析探討，本次研究中選取某市的500kV高壓輸出線路作為實例，該線路的傳輸距離較長，其經(jīng)過區(qū)域的地形較復(fù)雜，主要沿山谷溝壑走向，并且其桿塔的擋距大小不均，其經(jīng)過區(qū)域的森林覆蓋率較低，由于氣象原因，該地區(qū)的電力線路受到雷擊的概率較大，本次研究中，在該線路中安裝了一定數(shù)量的氧化鋅避雷器，下面對其應(yīng)用效果進行簡單分析。

一、500kV傳輸線路的防雷機理及避雷器的安裝形式

首先對電力傳輸線路的防雷機理進行簡單分析，在電力傳輸線路運行過程中，一旦其避雷線或者線路的桿塔受到雷擊，雷電流一部分會通過桿塔的塔體流向大地，另一部分雷電流會通過避雷線傳入到相鄰的桿塔中，如果將線路避雷器安裝于桿塔的絕緣子串附近，如果雷電流的值達到避雷器的動作值，絕大部分的類電路會通過避雷器泄放于導(dǎo)線中，并會沿著導(dǎo)線進行傳播，由于電力線路之間存在一定的電磁感應(yīng)作用，雷電流在導(dǎo)線與避雷線上的傳播過程中，會在其上產(chǎn)生一定的耦合分量，由于避雷器的分流作用，導(dǎo)線上的電位值會顯著提升，這會使導(dǎo)線與塔頂之間的電位差值比絕緣子串的閃絡(luò)電壓值小，對于絕緣子串的閃絡(luò)具有很好的抑制作用，由此可見，在電力線路中安裝避雷器，能夠很好的對電力線路中的電位進行控制。在實際的應(yīng)用中，電路的放電電壓是定值，而雷電流實際的強度大小主要由大氣條件與地理位置等共同決定，線路在運行的過程中不管是遭遇雷電繞擊還是雷電反擊，避雷器的保護范圍主要是：安裝有避雷器的桿塔及線路的絕緣子串。

表1 桿塔耐雷水平的計算參數(shù)值

表2 不同接地電阻下的耐雷水平計算結(jié)果

在電力線路的避雷器的安裝過程中，通常會將其與絕緣子串進行并聯(lián)的安裝，如果將其安裝于耐張塔上，可以將其直接在跳線處懸掛，如果要將避雷器安裝于直線塔中，應(yīng)該將其沿直線方向伸出安裝于專設(shè)的支架上。在實際的安裝過程中，要對避雷器與鐵塔之間的安全距離進行有效的控制。

表3 避雷器不同安裝方式下線路耐雷水平計算

二、500kV線路安裝氧化鋅避雷器前后的耐雷水平的變化

為了對氧化鋅避雷器在500kV電力線路中的實際應(yīng)用效果進行分析，選取某500kV的線路作為實例，對其應(yīng)用氧化鋅避雷器前后的耐雷水平進行計算，本次研究中所選取的500kV線路的桿塔共有74基，線路全長37.525千米，其中的49#、31#、27#、23#、17#、10#是容易遭到雷擊的桿塔，近年來，為了提升線路的抗雷擊能力，在其10#與72#桿塔之間共安裝有38支氧化鋅避雷器，為了有效的簡化計算，快速得到計算結(jié)果，并對其進行有效的分析，本次計算中，選取其57#與61#桿塔之間的避雷參數(shù)來進行計算，這其中的氧化鋅避雷器的安裝形式主要有JG2-21耐張塔、ZB5-27與ZB3-27(30)直線塔三種，其耐雷水平的計算參數(shù)如表1所示。

應(yīng)用規(guī)程法對59#桿塔沒有安裝避雷器之前的耐雷水平進行有效的計算，其計算公式如下式所示：

上式中Lt表示的含義是：桿塔的電感值；k表示的含義是：考慮電暈效應(yīng)之后的導(dǎo)線與地線之間的耦合系數(shù)值；K0表示的含義是：導(dǎo)線與地線之間的幾何耦合系數(shù)；hc表示的含義是：導(dǎo)線對地的平均高度；hg表示的含義是：地線對地的平均高度；ha表示的含義是：橫擔對地高度；ht表示的含義是：桿塔的高度；Ri表示的含義是：桿塔沖擊接地電阻；β表示的含義是：桿塔分流系數(shù)；U50%表示的含義是：線路絕緣的百分之五十雷電沖擊放電電壓。將線路、桿塔的實際數(shù)據(jù)，帶入上式中，能夠得到在安裝避雷器之前，59#桿塔的耐雷水平值為171KA。

將EMTP軟件應(yīng)用于不同絕緣配置及不同接地電阻下的59#桿塔的耐雷水平的仿真計算中，由于塔頂雷擊的過程中，其影響范圍有限，在仿真模型建立的過程中，將58#及60#以外的線路應(yīng)用一定阻值的等值電阻來進行代替，其仿真模型如圖1所示。

通過計算得到?jīng)_擊接地電阻不同時，其耐雷水平的仿真計算結(jié)果如表2所示。

由上表中的數(shù)據(jù)可以看出，隨著沖擊接地電阻的值的增加，桿塔的耐雷水平在一定程度上會有所降低。另一方面，對絕緣子串的長度對桿塔是耐雷水平的影響進行分析，通過相關(guān)的計算結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，絕緣子串的片數(shù)的增加，對于桿塔耐雷水平的提升具有積極的作用。

將氧化性避雷器安裝于電力線路中，使其與絕緣子串處于并聯(lián)狀態(tài)，應(yīng)用EMTP軟件，對氧化鋅避雷器安裝于一相、兩相、三相線路上的耐雷水平進行計算，得到相關(guān)的計算結(jié)果如表3所示。

由上表中的計算結(jié)果可以看出，對電力線路安裝氧化鋅避雷器之后，線路的耐雷水平顯著提升，在實際的應(yīng)用中，裝設(shè)兩相避雷器與裝設(shè)三相避雷器的耐雷效果差別不大，在本次研究中的59#桿塔上裝設(shè)兩相避雷器是比較合理的。

三、500kV線路氧化鋅避雷器防雷效果的簡單分析

對本次研究中選取的500kV線路在應(yīng)用氧化鋅避雷器前后的遭雷擊情況進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)安裝氧化鋅避雷器之后，線路中因雷擊導(dǎo)致跳閘事故的次數(shù)為0，各個線路上的避雷器的工作次數(shù)各不相同，從總體上來講，應(yīng)用氧化鋅避雷器之后，500kV線路受到雷擊的事故發(fā)生率明顯的降低，具有非常好的防雷擊應(yīng)用效果。

結(jié)語

氧化性避雷器是一種性能良好的新型避雷器，本文結(jié)合相關(guān)的應(yīng)用實例，對氧化鋅避雷器在500kV高壓傳輸線路上的應(yīng)用效果進行了簡單分析，通過對相關(guān)線路應(yīng)用避雷器前后的耐雷性能進行計算，發(fā)現(xiàn)氧化鋅避雷器在500kV線路中具有非常好的應(yīng)用效果。

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