線路型氧化鋅避雷器的應(yīng)用分析

蘭華峰

（國網(wǎng)山西省電力公司運(yùn)城供電公司，山西 運(yùn)城 044000）

0 引言

近年來，因雷擊引起的輸電線路跳閘故障日益增多，直接影響到線路的安全、可靠運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，架空輸電線路的跳閘故障近30%由雷電引起。由此可見，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行、降低輸電線路的雷擊跳閘率是目前急需解決的問題。在運(yùn)城電網(wǎng)中，近20%的輸電線路處于多雷區(qū)，每年都會發(fā)生雷擊跳閘故障。前幾年，雷擊主要發(fā)生在中條山區(qū)域的山區(qū)線路，近幾年地處丘陵和平原區(qū)域的線路也時(shí)有發(fā)生，雷擊已成為影響輸電線路安全可靠運(yùn)行的主要因素之一。

為減少輸電線路的雷擊故障，國網(wǎng)運(yùn)城供電公司曾采取了多種綜合防雷措施[1]，如降低桿塔接地電阻、提高線路絕緣水平、加裝陣列式消雷針、采用負(fù)角保護(hù)等，均取得了一定的成效。對于地處崇山峻嶺及雷電密集地區(qū)等比較特殊的區(qū)域，由于降低桿塔接地電阻的難度較大，其防雷效果就受到了很大的限制。為更加有效地降低輸電線路雷擊故障率，國網(wǎng)運(yùn)城供電公司在易受雷擊的線路上安裝了氧化鋅避雷器，以此來防止雷擊對輸電線路的影響。

1 1 10 kV永大線安裝避雷器的效果分析

110 kV永大線76號—95號桿塔跨越中條山山脈，在1978年7月至1998年9月期間，先后發(fā)生過14次雷擊跳閘故障，平均每年發(fā)生0.7次。1999年8月，國網(wǎng)運(yùn)城供電公司在該線路的76號—92號桿塔上加裝了陣列式消雷針，但防雷效果不甚明顯，在雷雨季節(jié)仍發(fā)生雷擊跳閘故障，截止2004年7月，共發(fā)生過3次雷擊跳閘故障，平均每年發(fā)生0.6次。110 kV永大線安裝避雷器前的雷擊跳閘情況見表1。

為提高110 kV永大線的防雷水平，減少雷擊跳閘次數(shù)，國網(wǎng)運(yùn)城供電公司參考往年的雷擊數(shù)據(jù)，2005年5月13日，在易受雷擊的2基耐張塔和3基直線塔上分別安裝了2支YH10CX1-96/250型氧化鋅避雷器。經(jīng)過9個(gè)雷雨季節(jié)的運(yùn)行，未發(fā)生過一起雷擊跳閘故障。110 kV永大線安裝避雷器后的計(jì)數(shù)器讀數(shù)變化情況見表2。

從表2的計(jì)數(shù)器變化情況可以看出，每年都有雷電落在110 kV永大線的桿塔上，由于避雷器的分流作用，避免了雷擊跳閘故障，線路的安全運(yùn)行能得到保障，從而說明氧化鋅避雷器具有一定的防雷作用。

表1 110 kV永大線安裝避雷器前的雷擊跳閘匯總表

表2 110 kV永大線安裝避雷器前的雷擊跳閘匯總表

2 氧化鋅避雷器的防雷原理

氧化鋅避雷器的主要作用是保護(hù)電氣設(shè)備免受雷電侵入波過電壓對設(shè)備造成的絕緣損壞[2]，即在架空輸電線路或電氣設(shè)備上人為地制造絕緣薄弱點(diǎn)（間隙裝置）,因間隙的擊穿電壓比線路或設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平低，它利用氧化鋅良好的非線性伏安特性，使正常運(yùn)行電壓下的間隙處于隔離絕緣狀態(tài)，流過避雷器的電流極?。é藺或mA級），而當(dāng)電氣設(shè)備遭受雷擊過電壓時(shí)，間隙被擊穿接地,電阻急劇下降處于導(dǎo)通狀態(tài)，流過避雷器的電流可達(dá)數(shù)千安培，過電壓的能量得以充分泄放，起到保護(hù)線路或設(shè)備絕緣的作用。

由于氧化鋅避雷器的保護(hù)動作只泄放雷電流，雷電流泄放完畢后，立即恢復(fù)到再次動作的能力，故氧化鋅避雷器具有連續(xù)雷電沖擊的保護(hù)能力，這對于多雷區(qū)輸電線路的防雷保護(hù)尤為重要。

氧化鋅避雷器按結(jié)構(gòu)分為瓷外套和復(fù)合外套兩大類，因復(fù)合外套氧化鋅避雷器具有絕緣性能高、耐污穢性能強(qiáng)、防爆性能良好以及體積小、重量輕、平時(shí)不需維護(hù)、不易破損、密封可靠、耐老化性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，所以被輸電線路廣泛應(yīng)用。

3 安裝氧化鋅避雷器的選點(diǎn)原則

架空輸電線路安裝氧化鋅避雷器顯然是一種有效的防雷方法，但由于其投資較大，而且還存在著長期運(yùn)行可靠性和運(yùn)行維護(hù)工作量等問題，為避免不必要的安裝，真正發(fā)揮其防雷的作用，應(yīng)結(jié)合以下的原則進(jìn)行合理的選點(diǎn)。

a）根據(jù)本單位的雷擊故障記錄，選擇易遭雷擊和歷年跳閘率高的輸電線路桿塔。

b）選擇山區(qū)接地電阻大、降阻難度大、同時(shí)又有遭受雷擊可能的桿塔。

c）選擇位于河流、水庫等區(qū)域水汽較重容易產(chǎn)生雷云的桿塔。

d）選擇地形特殊的桿塔，如山坡的迎風(fēng)面，雷云易在此遭受山的阻擋而集結(jié)形成雷電的桿塔。

e）根據(jù)輸電線路雷電定位系統(tǒng)的落雷地點(diǎn)和密集程度，選擇可能遭受雷擊的桿塔。

f）根據(jù)《山西電網(wǎng)“十二五”技術(shù)導(dǎo)則》的相關(guān)要求，對雷電活動強(qiáng)烈區(qū)、全高超過50 m的桿塔及孤立山頭桿塔應(yīng)裝設(shè)線路避雷器，耐張塔外角側(cè)應(yīng)裝設(shè)線路避雷器。

綜合以上因素分析，運(yùn)行單位應(yīng)合理確定避雷器的最佳安裝地點(diǎn)。

4 線路型氧化鋅避雷器的安裝及維護(hù)

線路型氧化鋅避雷器有兩種類型，即帶串聯(lián)間隙和無串聯(lián)間隙兩種，因運(yùn)行方式不同和變電站避雷器相比在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有所區(qū)別。

線路型氧化鋅避雷器的安裝應(yīng)注意以下幾方面。

a）選擇多雷區(qū)且易遭雷擊的輸電線路桿塔，最好在兩側(cè)相臨桿塔上同時(shí)安裝。

b）安裝前核對避雷器的額定參數(shù)，測量串聯(lián)間隙是否滿足銘牌或安裝說明書的要求。

c）避雷器應(yīng)安裝在被保護(hù)的絕緣子串附近，并與其保持適當(dāng)距離，與接地體鄰相導(dǎo)體，應(yīng)滿足絕緣距離的要求，安裝時(shí)盡量不使避雷器受力。

d）避雷器本體單元和支撐放電間隙之間采用球頭、碗頭連接，吊上桿塔之前，應(yīng)使兩端球頭、碗頭安裝到位。

e）避雷器的連接方式采用鉸鏈支撐式（避雷器本體和支撐絕緣子以鉸鏈方式串聯(lián)，避雷器兩端與桿塔、導(dǎo)線以鉸鏈方式連接，避雷器呈傾斜狀態(tài)），當(dāng)導(dǎo)線發(fā)生較大風(fēng)偏和舞動時(shí)，避雷器本體上端與橫擔(dān)連接處應(yīng)活動靈活，避雷器本體下端與支撐間隙絕緣子鉸鏈連接，以減小或避免支撐間隙絕緣子承受彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。

f）用提供的絕緣導(dǎo)線將計(jì)數(shù)器安裝于避雷器單元側(cè)面螺栓與桿塔之間，并及時(shí)記錄下計(jì)數(shù)器所指示的動作次數(shù)數(shù)字，以此作為基準(zhǔn)，供以后與定期的觀測值作比較。

運(yùn)行中線路型氧化鋅避雷器的維護(hù)注意以下幾方面。

a）結(jié)合線路停電機(jī)會，定期測量絕緣電阻，歷年結(jié)果不應(yīng)明顯變化；同時(shí)對正常運(yùn)行5 a的避雷器輪換抽檢，進(jìn)行泄漏電流測量試驗(yàn)。

b）雷雨季節(jié)安排運(yùn)行人員檢查并記錄計(jì)數(shù)器的動作情況。

c）運(yùn)行人員在巡視期間檢查各連接點(diǎn)的連接情況，如有異常，及時(shí)安排檢修人員進(jìn)行處理。

5 結(jié)束語

目前，應(yīng)用氧化鋅避雷器的防雷措施已取得一定成效，根據(jù)《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》要求，結(jié)合線路防雷大修計(jì)劃的批復(fù)情況，國網(wǎng)運(yùn)城供電公司逐步對地處多雷區(qū)域線路的桿塔安裝了避雷器，截止2014年7月底，已完成37條220 kV線路71基桿塔213支避雷器以及10條110 kV線路28基桿塔84支避雷器的安裝工作。氧化鋅避雷器防雷措施的實(shí)施，提高了線路的防雷水平，降低了雷擊線路的幾率，確保了國網(wǎng)運(yùn)城供電公司的安全運(yùn)行。

[1]王劍，張學(xué)鵬．輸電線路防雷改進(jìn)措施的研究[J]．華北電力技術(shù)，1998（10）：1-5.

[2]趙大智．高電壓技術(shù)[M]．杭州：浙江大學(xué)出版社，1999：17-19.