線路避雷器在輸電線路防雷中的應(yīng)用

1、線路避雷器在輸電線路防雷中的應(yīng)用近幾年來，由于環(huán)境條件的不斷劣化，雷擊引起的輸電線路掉閘故障也日益增多，不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)行，而且極大地影響了日常的生產(chǎn)、生活。從山東省來看，淄博屬于多雷區(qū)，每年都發(fā)生雷擊線路掉 閘故障。前些年，主要集中在南部山區(qū)線路，近幾年有向北部平原轉(zhuǎn) 移的趨勢(shì)，雷擊已成為影響輸電線路平安可靠運(yùn)行的最主要因素。為了減少輸電線路的雷擊故障，采取了各種綜合防雷措施，如降低桿塔接地電阻、提高線路絕緣水平、采用負(fù)角保護(hù)、架設(shè)耦合地線等，取得了一定的效果。但對(duì)于分布在高土壤電阻率的局部線路，降低桿 塔接地電阻難度較大，對(duì)于防治繞擊雷對(duì)線路造成的故障仍沒有好的 對(duì)策。目前，國外已廣泛

2、使用線路型合成絕緣氧化鋅避雷器用于輸電線路的 防雷，取得了很好的效果。從 1997 年開始，淄博電業(yè)局與原電力部中 能公司合作，使用該公司生產(chǎn)的線路避雷器，并分別在35kV、 110kV線路上運(yùn)行，經(jīng)過 2 個(gè)雷雨季節(jié)的考驗(yàn)取得了明顯的效果。1 線路避雷器防雷的根本原理 雷擊桿塔時(shí)，一局部雷電流通過避雷線流到相臨桿塔，另一局部雷電 流經(jīng)桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般用沖擊接地 電阻來表征。雷擊桿塔時(shí)塔頂電位迅速提高，其電位值為Ut=iRd+L.di/dt(1)式中 i 雷電流；Rd沖擊接地電阻；L.di/dt 暫態(tài)分量。當(dāng)塔頂電位 Ut 與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位 U1 的差值超過絕緣

3、子串 50%的放 電電壓時(shí)，將發(fā)生由塔頂至導(dǎo)線的閃絡(luò)。即 Ut-U1>U50,如果考慮線 路工頻電壓幅值Um的影響，那么為Ut-U1+Um>U50。因此，線路的耐 雷水平與 3 個(gè)重要因素有關(guān)，即線路絕緣子的 50%放電電壓、雷電流 強(qiáng)度和塔體的沖擊接地電阻。一般來說，線路的50%放電電壓是一定的，雷電流強(qiáng)度與地理位置和大氣條件相關(guān)，不加裝避雷器時(shí)，提高 輸電線路耐雷水平往往是采用降低塔體的接地電阻，在山區(qū)，降低接 地電阻是非常困難的，這也是為什么輸電線路屢遭雷擊的原因。 加裝避雷器以后， 當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)， 雷電流的分流將發(fā)生變化， 一局部雷電流從避雷線傳入相臨桿塔，一局部經(jīng)

4、塔體入地，當(dāng)雷電流 超過一定值后，避雷器動(dòng)作參加分流。大 局部的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線，傳播到相臨桿塔。雷電流在流經(jīng)避 雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線 上產(chǎn)生耦合分量。因?yàn)楸芾灼鞯姆至鬟h(yuǎn)遠(yuǎn)大于從避雷線中分流的雷電 流，這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電 位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，因此，線路避 雷器具有很好的鉗電位作用， 這也是線路避雷器進(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。 避雷器動(dòng)作時(shí)塔頂電位和導(dǎo)線電位變化波形見圖 1。以往輸電線路防雷主要采用降低塔體接地電阻的方法，在平原地帶相 對(duì)較容易，對(duì)于山區(qū)桿塔，那么往往在 4 個(gè)塔腳部位采用較

5、長的輻射地 線或打深井加降阻劑，以增加地線與土壤的接觸面積降低電阻率，在 工頻狀態(tài)下接地電阻會(huì)有所下降。但遭受雷擊時(shí)，因接地線過長會(huì)有 較大的附加電感值， 雷電過電壓的暫態(tài)分量 L.di/dt 會(huì)加在塔體電位上， 使塔頂電位大大提高，更容易造成塔體與絕緣子串的閃絡(luò)，反而使線 路的耐雷水平下降。因?yàn)榫€路避雷器具有鉗電位作用，對(duì)接地電阻要 求不太嚴(yán)格，對(duì)山區(qū)線路防雷比擬容易實(shí)現(xiàn)，加裝避雷器前后線路的 耐雷水平與桿塔沖擊接地電阻的關(guān)系見圖 2，從圖中不難發(fā)現(xiàn)加裝線路 避雷器對(duì)防雷效果是十清楚顯的。2 線路避雷器使用及動(dòng)作情況淄博電業(yè)局管轄的110kV龍博1線和35kV南黑線、炭謝線位于丘陵和 山地，

6、多年來經(jīng)常發(fā)生雷擊跳閘故障，據(jù)統(tǒng)計(jì)110kV龍博1線在1989 1996年共發(fā)生5次雷擊掉閘，35kV南黑線、炭謝線分別在19941997 年各發(fā)生 6 次雷擊掉閘，雖然采取了各種措施，效果均不明顯。 1997 年在易遭雷擊的龍博 1 線 6264號(hào)和南黑線 87、 89、 90號(hào)及炭謝線 51 號(hào)分別裝設(shè)了 7 組共 20 只線路型氧化鋅避雷器， 安裝方式是在龍博 1線和南黑線各懸掛 3組9只，在炭謝線 51號(hào)上相和下相各懸掛 1只該 桿不久前遭雷擊 ，經(jīng)過 2 個(gè)雷雨季節(jié)的考驗(yàn)，線路未發(fā)生故障及掉閘 事故，避雷器動(dòng)作情況見表 1。3 避雷器的選型及安裝維護(hù)線路避雷器有 2 種類型，即帶串聯(lián)間隙和無串聯(lián)間隙 2 種，因運(yùn)行方 式不同和電站避雷器相比在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有所區(qū)別。 線路避雷器安裝時(shí)應(yīng)注意： (1)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； (2)垂直排列的線路可只裝上下 2 相； (3)安裝時(shí)盡量不使避雷器受力，并注意保持足夠的平安距離；(4)避雷器應(yīng)順桿塔單獨(dú)敷設(shè)接地線，其截面不小于 25mm2，盡量減小接地電 阻的影響。投運(yùn)后進(jìn)行必要的