新型防雷過電壓保護(hù)器的 應(yīng) 用

● 江西·國網(wǎng)吉安供電公司 蓋克勝

江西省南部羅霄山脈中段屬于雷擊高發(fā)地區(qū)，夏季雷擊故障頻發(fā)，為降低10kV線路故障發(fā)生次數(shù)，在典型區(qū)域試點采用帶脫離器的固定間隙過電壓保護(hù)器?？偨Y(jié)全年運行情況來對此安裝保護(hù)器前后線路耐雷水平和應(yīng)用效果，認(rèn)為此新型過電壓保護(hù)器是雷擊高發(fā)區(qū)域內(nèi)有效的線路防雷措施，同時為該過電壓保護(hù)器的推廣應(yīng)用提供了參考。

1 防雷工作的現(xiàn)狀

江西省南部山區(qū)某縣供電公司（以下簡稱某公司）屬雷擊高發(fā)地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計，2016年該縣因雷擊導(dǎo)致10kV線路跳閘和接地停運次數(shù)多達(dá)78條次，對電網(wǎng)的安全運行及用戶的正常用電造成嚴(yán)重影響。2017年該公司被列為江西省防雷重點督辦管控單位，在10kV線路上試點應(yīng)用多種防雷設(shè)備。

10kV架空避雷線安裝施工時間長，造價高，所以目前主要采用在線路上安裝使用10kV過電壓保護(hù)器。某公司在城郊、農(nóng)網(wǎng)線路均采用了10kV環(huán)狀間隙線路過電壓保護(hù)器，能保護(hù)線路不受雷電過電壓影響，但該類型保護(hù)器對其它類型的過電壓不能有效防護(hù)，需另外加裝設(shè)備來限制。在運行中還發(fā)現(xiàn)有些廠家生產(chǎn)的環(huán)狀間隙線路過電壓保護(hù)器的外間隙環(huán)會隨風(fēng)移位，存在安全隱患。

江西省北部一些供電公司則在城郊線路上采用了10kV固定間隙過電壓保護(hù)器，解決了環(huán)狀間隙線路過電壓保護(hù)器的間隙移位問題，但是當(dāng)固定間隙過電壓保護(hù)器的底部絕緣被擊穿時，容易造成接地故障，而且底部絕緣被擊穿時，巡線人員無法直觀觀察到保護(hù)器是否被擊穿，給巡線工作帶來不便。

2 新型配電防雷過電壓保護(hù)器

鑒于以上2種過電壓保護(hù)器的缺陷，新型防雷過電壓保護(hù)器設(shè)計采用了在原固定間隙過電壓保護(hù)器上加裝熱爆式脫離裝置，這樣底部絕緣一旦發(fā)生擊穿時，熱爆式脫離裝置會迅速脫離，使過電壓保護(hù)器本體退出線路，避免出現(xiàn)接地故障。某公司與南京某廠家試點研發(fā)了帶脫離器的固定間隙過電壓保護(hù)器，型號為YH5CX-13/40GL。

2.1 設(shè)計思路

對保護(hù)器整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，采用內(nèi)置絕緣和高強度安裝支架。具體實施方案為：首先通過一內(nèi)置絕緣件將氧化鋅限流元件單元與工作接零（地）點隔離，在內(nèi)置絕緣件與安裝支架之間用高強度的絕緣件進(jìn)行連接，內(nèi)置絕緣件的下部安裝熱爆式脫離裝置，脫離裝置通過軟導(dǎo)線與接地的安裝支架連接，然后在氧化鋅限流元件單元與大地之間設(shè)計一個放電電極，該電極與安裝支架中部的電極形成一個固定的純空氣串聯(lián)電間隙，這樣就保證間隙能固定。

2.2 工作原理

防雷保護(hù)器的結(jié)構(gòu)見圖1，保護(hù)器利用球狀固定外間隙，形成對氧化鋅限流元件的外放電間隙，當(dāng)線路出現(xiàn)雷電過電壓時，外間隙首先放電，雷電流經(jīng)氧化鋅限流元件釋放，而工頻續(xù)流則被氧化鋅限流元件截斷，從而防止架空絕緣線路雷擊斷線事故的發(fā)生。當(dāng)?shù)撞拷^緣因故被擊穿時，故障電流將直接通過熱爆式脫離裝置直接接地，這時脫離裝置會迅速的脫離，脫離后掛勾會垂掛在支架上，便于巡線人員觀察發(fā)現(xiàn)，同時由于過電壓保護(hù)器已脫離線路，避免了接地故障地發(fā)生。

圖1 固定間隙過電壓保護(hù)器結(jié)構(gòu)圖

2.3 試驗數(shù)據(jù)分析

某公司與廠家開展研制過程中，對多種絕緣材料進(jìn)行了試驗，并對其制造的樣品進(jìn)行測試，驗證各項性能指標(biāo)是否能達(dá)到設(shè)計要求。驗證的試驗絕緣材料分別是瓷絕緣子、帶傘裙的、不帶傘裙的、環(huán)氧玻璃纖維絲纏繞管、布纏繞管、環(huán)氧套筒、環(huán)氧樹脂復(fù)合材料等。研發(fā)人員最終確定內(nèi)置絕緣件為環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成的絕緣子。

對YH5CX-13/40GL型帶脫離器的固定間隙過電壓保護(hù)器進(jìn)行沖擊試驗，試驗結(jié)果表明，YH5CX-13/40GL型過電壓保護(hù)器電流、電壓的沖擊耐受效果優(yōu)于市場上的同類產(chǎn)品，且過電壓保護(hù)器呈現(xiàn)出殘壓低、放電特性穩(wěn)定的優(yōu)越特性，外放電間隙多次動作后底部（內(nèi)部）絕緣良好，放電電壓在間隙距離固定下呈穩(wěn)定性。

2.4 性能優(yōu)點

（1）間隙距離固定，便于工人操作，避免安裝工藝現(xiàn)場實施困難的問題。

（2）應(yīng)用內(nèi)置絕緣技術(shù)，外絕緣件連接安裝支架，具有雙重絕緣結(jié)構(gòu)，徹底杜絕接地故障。

（3）脫離裝置因避雷器故障后會迅速脫離，垂掛在支架上，便于巡線人員觀察發(fā)現(xiàn)。

（4）裝置采用手術(shù)微創(chuàng)方式連接到線路上，不需要剝離導(dǎo)線絕緣層，不損傷導(dǎo)線。

（5）保護(hù)性能好，YH5CX-13/40GL過電壓保護(hù)器1.2/50μS的放電電壓不大于75kV，放電特性遠(yuǎn)勝于其他過電壓保護(hù)設(shè)備。

3 試運行和應(yīng)用

某公司2017年在江西南部羅霄山脈雷暴高發(fā)地區(qū)18條10kV線路上安裝了233組該新型過電壓保護(hù)器，并安裝雷電計數(shù)器監(jiān)測運行效果。在2017年8月，江西南部持續(xù)70小時遭遇雷暴氣候，上述18條線路均被直擊雷擊中，變電站避雷器計數(shù)全部動作，除1條線路被直擊雷擊中C相，因接地體泄流不暢導(dǎo)致對B相反擊進(jìn)而使該線相間短路跳閘外，其余17條線路均保持可靠運行。經(jīng)過一個雷雨季節(jié)的考驗，18條線路均未發(fā)生雷擊斷線事故，雷擊故障引發(fā)的跳閘僅一次，同期雷擊跳閘率降低了93%，雷擊斷線事故降低了70%，因斷線造成的停電時間縮短了80%，大幅降低了巡線人員工作量。

雷擊跳閘的線路由于過電壓保護(hù)器帶有脫離裝置，其動作情況非常直觀明顯，便于巡視人員研判故障區(qū)域，因此巡線人員能在平均40分鐘內(nèi)就準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)放電點，大幅縮短了故障查找和恢復(fù)供電的時長。通過實踐證明，新型過電壓保護(hù)器掛網(wǎng)試運行效果良好，可以進(jìn)一步推廣使用。

4 結(jié)束語

采用加裝熱爆式脫離裝置構(gòu)成的新型固定間隙過電壓保護(hù)器具有更高的運行可靠性，它在安裝過程中無需人為調(diào)節(jié)間隙距離，確保了放電的穩(wěn)定性，在運行中避雷器上沒有承受工頻電壓，不會引起避雷器老化，也不會因避雷器故障而對線路正常供電造成影響。在架空絕緣線路推廣應(yīng)用該新型保護(hù)器，能夠在城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程中大大提高檢修效率，降低雷擊斷線事故率。尤其適合在雷暴頻發(fā)的江西省南部地區(qū)及外省其他類似地區(qū)中推廣。■