線路熱備用斷路器防雷技術探析

周向波

浙江省臨安市水濤莊水庫電站有限公司

線路熱備用斷路器防雷技術探析

周向波

浙江省臨安市水濤莊水庫電站有限公司

在電力系統(tǒng)運行的過程中，線路熱備用斷路器是一種常用的設備，而其自身存在著一定的特點，使其站在受到雷擊的時候會產(chǎn)生非常嚴重的故障現(xiàn)象，當前比較常見的避雷器是懸掛式避雷器，本文主要對這種避雷器的防護措施進行簡要的分析，同時還對技術的選擇提出幾點合理化的建議，以供參考和借鑒。

熱備用；斷路器；防雷；金屬氧化物避雷器

最近幾年，我國很多地區(qū)在電力系統(tǒng)運行的過程中都出現(xiàn)了斷路器遭受雷電侵害的現(xiàn)象，甚至還出現(xiàn)了較為嚴重的安全事故，而這些事故的共同特點就是線路斷路器產(chǎn)生了損壞，同時其還處在熱備用狀態(tài)下。其次是整個線路都設置了避雷線。最后就是斷路器的線路側(cè)并沒有設置避雷器，當前這種避雷器的數(shù)量比較多，所以我們必須要對出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因進行分析，此外還要采取有效的對策對其進行及時的處理。

1、斷路器損壞的機理

線路的斷路器在雷雨季節(jié)出現(xiàn)了斷開現(xiàn)象而線路側(cè)還存在著工頻電壓的時候，沿線產(chǎn)生的雷電波在這個位置就會發(fā)生開路尾部反射的電壓上升到絕緣子一半沖擊放電電壓的2倍，而其數(shù)值早已經(jīng)超過了斷路器雷電沖擊絕緣水平面所能承受的電壓極限，同時在這一過程中也可以繼續(xù)的發(fā)出工頻電弧。

在絕緣配合的過程中，其所能承受的電壓和絕緣的強調(diào)蘇必須要達到應有的水平，但是110kV斷路器絕緣子正常工作時的電壓和地絕緣耐壓值大致相同，此外，在這一過程中還不對反極性的工頻電壓進行考量。在這一過程中，即使斷路器的斷口達到了標準的絕緣水平，也不能很好的保證在開關裝置的地絕緣間會出現(xiàn)嚴重的放電現(xiàn)象，從而出現(xiàn)非常嚴重的破壞。

之所以這樣去規(guī)定是因為在這一過程中必須要充分的對其經(jīng)濟性予以考慮，追要是在某一條件下，事故發(fā)生的幾率達到一個可以承受的水平就可以，所以當前在110kV等級線路運行的過程中一般不會選擇增強斷路器斷口耐壓的水平來防止事故的出現(xiàn)。

雷電出現(xiàn)的瞬間，熱備用斷路器斷口的兩端工頻電壓瞬時值是不確定的，在110kV系統(tǒng)而言其最大的數(shù)值為89.8kV，所以，斷口兩側(cè)的工頻電壓有可能會比對地電壓高，也有可能會比對地電壓低，二者之間的差值最大也可以達到89.8kV。

2、避雷器的選型

2.1安裝型式

比較容易出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象的線路如果受到雷擊出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象之后沒有重合就可以判斷斷路器處在熱備用的狀態(tài)，在這一過程中出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象的可能性非常大，但是變電站在設計的過程中經(jīng)常沒有在斷路器當中設置避雷器，所以運行單位在使用的過程中只能靠自己的力量完成設計，所以如果在多雷區(qū)，應該在線路的兩側(cè)都設置避雷器。如果變電站空間允許的情況下，我們應該選擇普通變電站型式避雷器，如果條件不允許，也可以使用懸掛式避雷器。

2.2是否帶串聯(lián)間隙

最近幾年，比較常見的就是帶串聯(lián)間隙的避雷器，其在運行的過程中只有在間隙動作的時候才能承受較大的電壓，同時也在一定程度上延長了設備自身的使用壽命。避雷器本身是切斷故障電流所用，它可以減小殘壓的數(shù)值，故障的安全性比較強，同時也不需要設置故障脫落裝置，在有放電現(xiàn)象的時候，必須要有絕緣的輔助，所以在安裝中對技術的要求比較高。

無間隙避雷器在長期運行的過程中會產(chǎn)生比較大的殘壓，所以一旦產(chǎn)生故障，設備的安全性就相對較低，所以在產(chǎn)生故障的時候就需要脫落裝置，這樣才能更好的保證線路正常的運行狀態(tài)，保護水平只和避雷器自身的殘壓數(shù)值有關，所以其具備更強的可靠性，不會產(chǎn)生放電巖石，安裝的時候也更加方便。

2.3安裝位置

（1）雷擊第1基桿塔

避雷器安裝的第1塔在運行的過程中會因為有避雷器而使得斷路器處于更加不穩(wěn)定和不安全的狀態(tài)當中，這是因為其在運行的過程中用作了線路避雷器，這樣就使得雷擊位置是塔頂?shù)臅r候，電流值過大，為了避免絕緣子出現(xiàn)閃絡的現(xiàn)象，一些雷電電流會通過避雷器直接施加給導線，這樣也就使得線路自身的電位不斷的提高，斷路器的斷口絕緣水平也會在這一過程中受到極大的影響。

（2）雷電波沿線襲來

雷電波在沿著線路襲來的時候，熱備用斷路器斷口的電壓值就是沖擊電流下避雷器的殘壓值+沖擊電流經(jīng)過避雷器導入到大地之后在沖擊電阻接地電阻上呈現(xiàn)出來的地電位抬高+電波在斷路器斷口末端和避雷器之間的電氣距離間反復振蕩所形成的電位抬高+工頻電壓瞬時值。因此在條件相對比較復雜的情況下。避雷器安裝在1塔上是不能對斷路器起到保護作用的，如果將其安裝在門型構(gòu)架上就可以體現(xiàn)出非常好的效果。

2.4參數(shù)確定

因懸掛式安裝試驗、檢測難度大,甚至無法做預防性試驗,故其自身的可靠性至關重要。同系統(tǒng)標稱電壓時避雷器額定電壓越高,運行中泄漏電流越小,越利于減輕避雷器老化以提高運行可靠性。但同時殘壓也相應增高,同絕緣水平下保護裕度降低。對這兩者矛盾的考慮的原則是:保證保護絕緣的配合系數(shù)(保護裕度)時,避雷器額定電壓應選得稍高。

綜合考慮,熱備用斷路器保護避雷器安裝在門型構(gòu)架上,額定電壓114kV,持續(xù)運行電壓84kV,殘壓水平320kV(10kA下),保護裕度充分。通流容量、爬電比距(≥25mm/kV)等亦須選擇較高。且大電流沖擊耐受電流100kA,2ms方波沖擊耐受電流016kA,工頻參考電壓≥114kV,直流1mA參考電壓≥165kV,復合外套絕緣重量31kg,干、濕工頻耐壓分別為185、200kV,雷電耐壓450kV。

3、耦合電容器和阻波器的防雷作用

很多起熱備用線路斷路器雷擊事故都發(fā)生在未裝耦合電容器的那一或兩相。但因雷擊概率小,且三相線路上雷電波常相差很大(即使幅值相同,三相工頻電壓瞬時值也差很遠),斷路器三相斷口承受的電壓肯定就差別不小,則即使三相線路都未裝耦合電容器,可能也不會發(fā)生三相斷口同時擊穿爆炸的事故。故僅從這幾起事故還不足以推論裝有耦合電容器的那相斷路器不會發(fā)生雷擊事故。

4、實際應用

某供電公司110kV熱備用線路斷路器從2009年采取防雷措施,在變電站出線門型構(gòu)架上安裝33支復合外套懸掛式無間隙避雷器。避雷器可配備脫離器或泄漏電流監(jiān)測裝置以基本實現(xiàn)免維護。迄今運行正常,均未發(fā)生雷害事故。

5、結(jié)語

在熱備用的線路斷路器防雷保護施工的過程中必須要對影響其效果的所眾多因素予以充分的考慮，在實際的施工中，應該采用懸掛式無間隙避雷器，同時還要將避雷器安裝在門型構(gòu)架上，而在額定電壓和殘壓的選擇上可以選擇較高的檔位，這樣也為其長期穩(wěn)定的運行奠定良好的基礎。

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