線路避雷器在輸電線路防雷中的應(yīng)用

湯惠寧

摘 要：在電力系統(tǒng)的建設(shè)中，輸電線路是重要的組成部分之一，關(guān)系著整個(gè)社會(huì)的電能供應(yīng)。但輸電線路常會(huì)在日常運(yùn)行中遭遇雷電災(zāi)害，進(jìn)而導(dǎo)致電網(wǎng)事故，嚴(yán)重影響著電網(wǎng)的穩(wěn)定性。隨著線路避雷器在輸電線路中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，防雷效果越來越明顯。因此，對(duì)線路避雷器在輸電線路防雷中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：線路避雷器；輸電線路；防雷原理；電能供應(yīng)

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.137

隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模和輸電線路工程的不斷擴(kuò)大，輸電線路遭遇雷電災(zāi)害的概率也在不斷增加。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年輸電線路雷電災(zāi)害損失高達(dá)千億元。由于雷電災(zāi)害，輸電線路頻繁跳閘的現(xiàn)象屢見不鮮。為了減少輸電線路雷電災(zāi)害的損失，防雷措施必不可少?，F(xiàn)階段，在輸電線路工程的建設(shè)過程中，應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)線路避雷器的應(yīng)用，尤其是在強(qiáng)雷區(qū)或強(qiáng)對(duì)流天氣頻繁的地區(qū)，輸電線路建設(shè)更是離不開線路避雷器。

1 線路避雷器的原理分析

1.1 雷電對(duì)輸電線路的影響

輸電線路在日常運(yùn)行中，如果遭遇雷電災(zāi)害，則容易對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。當(dāng)雷電襲擊輸電桿塔時(shí)，一部分雷電會(huì)隨著輸電桿塔傳遞能量，對(duì)相鄰的輸電桿塔造成影響；另一部分電流會(huì)隨著桿塔進(jìn)入地下，輸電桿塔的接地電阻會(huì)呈現(xiàn)暫態(tài)電阻的特征。當(dāng)輸電桿塔遭遇雷電時(shí)，塔頂電位會(huì)迅速提升，提升值可以用如下公式計(jì)算：

Ut=IRd+Ldi/dt. （1）

式（1）中：Ut為塔頂電位的提升值；I為雷電電流值；Rd為輸電桿塔的中級(jí)接地電阻值；Ldi和dt為輸電桿塔暫態(tài)分量。

當(dāng)輸電線路遭受雷電襲擊時(shí)，輸電線路桿塔頂部的電位值與導(dǎo)線上的感應(yīng)值之間的差值超過絕緣子串放電電壓值的50%時(shí)，雷電作用就容易對(duì)輸電線路造成一定的損害，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性造成影響。

1.2 線路避雷器的避雷作用原理分析

在輸電線路的防雷設(shè)計(jì)中，線路避雷器主要根據(jù)輸電線路絕緣子串50%的放電電壓、雷電電流強(qiáng)度、輸電桿塔塔體沖擊接地電阻確定。在一般情況下，50%的放電電壓值是恒定的，而雷電電流強(qiáng)度不是人為可干預(yù)的，所以，通過降低塔體接點(diǎn)電阻來實(shí)現(xiàn)防雷效果是很困難的。但隨著線路避雷器的發(fā)展，其能改變雷電電流的分流情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電災(zāi)害的規(guī)避，即當(dāng)輸電線路遭遇雷電襲擊時(shí)，在導(dǎo)線與避雷線的位置通過電磁感應(yīng)作用，雷電電流會(huì)在此發(fā)生耦合分量，進(jìn)而使導(dǎo)線電位值不斷提高，有效避免了絕緣子的閃絡(luò)電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的限電保護(hù)。

2 線路避雷器的結(jié)構(gòu)類型

隨著線路避雷器在輸電線路防雷中的應(yīng)用不斷增多，線路避雷器的種類也在不斷增多。按照結(jié)構(gòu)對(duì)線路避雷器進(jìn)行分類，主要分為無間隙線路避雷器和外串間隙線路避雷器。外串間隙線路避雷器又可詳細(xì)劃分為絕緣支撐件和純空氣間隙兩種類型，其在輸電線路防雷中都有著廣泛應(yīng)用，防雷效果十分明顯。

按照線路避雷器外套材料劃分，主要類型有瓷外套、合成外套兩種；按照線路避雷器的電壓等級(jí)劃分，配電線路避雷器和輸電線路避雷器是其主要的結(jié)構(gòu)類型；按照功能對(duì)線路避雷器進(jìn)行劃分，可分為主要限制操作避雷器、雷擊過電壓避雷器、兼有限制避雷器三種。在眾多不同類型的線路避雷器中，外串間隙線路避雷器不斷改進(jìn)著防雷工藝，得到了廣泛應(yīng)用。在實(shí)際使用過程中，這種類型的避雷器與其他線路避雷器相比，能承受更高的電壓，對(duì)線路的保護(hù)效果也相對(duì)較好。在外串間隙線路避雷器的分類中，純空氣間隙避雷器和絕緣支撐件間隙避雷線各有所長(zhǎng)，前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較高的穩(wěn)定性，但安裝難度較大，對(duì)安裝校準(zhǔn)工作有著較高的要求，對(duì)安裝質(zhì)量的要求也較高；后者的優(yōu)勢(shì)在于安裝工藝簡(jiǎn)單。

3 線路避雷器在輸電線路中的應(yīng)用

3.1 線路避雷器的選擇

安裝線路避雷器的主要目的是減少輸電線路的雷電災(zāi)害和維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在選擇避雷器的過程中，應(yīng)根據(jù)輸電線路的實(shí)際需求確定類型，確保所選擇的避雷器能在防雷電的過程中發(fā)揮最佳效果；在選擇線路避雷器的過程中，要對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)電壓、暫態(tài)過電壓、雷擊密度和絕緣子閃絡(luò)等因素進(jìn)行綜合考慮，從而保證線路避雷器的有效性；為了保證線路避雷器能發(fā)揮最佳的防雷效果，應(yīng)對(duì)桿塔接地的質(zhì)量、有效故障電流和閃絡(luò)比例等進(jìn)行綜合考慮。此外，在各項(xiàng)參數(shù)都正常的前提下，還應(yīng)對(duì)線路避雷器的電能吸收能力進(jìn)行考慮。

3.2 線路避雷器的安裝

在線路避雷器的安裝過程中，安裝位置的選擇對(duì)線路防雷效果有著重要的影響。為了保證線路的防雷效果，在安裝過程中，應(yīng)根據(jù)輸電線路的實(shí)際要求來確定安裝位置，每個(gè)桿塔都應(yīng)該安裝合適的線路避雷器。在特殊情況下，每相輸線路也應(yīng)該安裝線路避雷器。但在安裝過程中，不能盲目追求防雷效果，進(jìn)而不斷增加線路避雷器的數(shù)量，而是要兼顧經(jīng)濟(jì)性與實(shí)效性，在保證不增加工程成本的前提下實(shí)現(xiàn)最佳的防雷效果。在安裝過程中，線路避雷器的安裝數(shù)量不能隨意確定，應(yīng)盡量選擇一相。對(duì)于接地電阻較大的線路，可以適當(dāng)增加相數(shù)，選擇二相或三相，從而保證輸電線路的抗雷電能力不斷提高。

在線路避雷器的安裝施工中，具體操作包括3步：①將避雷器通過線路或絕緣子懸掛在輸電線路桿塔上后，開始安裝施工。安裝方式的選擇要根據(jù)線路避雷器的質(zhì)量確定，保證避雷器牢固、穩(wěn)定地發(fā)揮作用。②在線路避雷器的安裝過程中，串聯(lián)間隙距離的計(jì)算是關(guān)鍵。如果在輸電線路上安裝純空氣間隙線路避雷器，其間隙距離要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于絕緣支撐件間隙線路避雷器。③在線路避雷器的安裝過程中，要對(duì)避雷器和絕緣子的距離進(jìn)行合理控制，避免二者產(chǎn)生橫向放電，影響輸電線路的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語

隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，輸電線路遭受雷電災(zāi)害的概率不斷提高。為了加強(qiáng)輸電線路的防雷電能力，線路避雷器不斷被應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)中，在防止輸電線路遭遇雷電災(zāi)害、維護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。在實(shí)際工作中，為了保證線路避雷器的避雷效果，除了應(yīng)做好避雷器的選擇和安裝工作外，還應(yīng)做好避雷器的養(yǎng)護(hù)工作。