線路避雷器的原理及技術(shù)要求

線路避雷器的原理及技術(shù)要求國網(wǎng)四川省電力公司電力科學研究院2013年9月2交流輸電線路用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器為并聯(lián)連接在線路絕緣子的兩端，用于限制線路上的雷電過電壓的復(fù)合外套金屬氧化物避雷器（以下簡稱線路避雷器）。金屬氧化物避雷器（壓敏避雷器）是以氧化鋅（ZnO）基壓敏電阻（非線性電阻）組成的。定義一、線路避雷器的原理3復(fù)合外套氧化鋅避雷器是集合復(fù)合絕緣子與氧化鋅避雷器的優(yōu)點而迅猛發(fā)展起來的。70年代發(fā)展起來的氧化鋅避雷器，以其優(yōu)異的非線性、大通流容量等優(yōu)點，取代了當時大量使用的碳化硅避雷器；與之同時開發(fā)成功的復(fù)合絕緣子，其重量輕、耐污性能好等優(yōu)點為避雷器所利用。發(fā)展過程一、線路避雷器的原理4自1980年開始，國外提出了在線路上安裝氧化鋅避雷器來減少雷擊故障的需求。美國和日本先后成功地將避雷器應(yīng)用于線路上。我國從1993年開始研制和應(yīng)用線路型避雷器。目前，復(fù)合外套氧化鋅避雷器已在110kV至500kV輸電線路上廣泛應(yīng)用。一、線路避雷器的原理5帶串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器與絕緣子串相并聯(lián)，它由金屬氧化物避雷器本體和串聯(lián)間隙兩部分構(gòu)成。帶串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器結(jié)構(gòu)及安裝示意圖一、線路避雷器的原理6氧化鋅避雷器的特性主要是由材料的非線性特性決定。氧化鋅元件的非線性特性主要是由晶界層形成的，在低電場強度下其電阻率為1010~1011W·m，而當電場強度達到106~107V/m時，其電阻率驟然下降進入低電阻狀態(tài)。非線性特性圓餅狀的氧化鋅閥片一、線路避雷器的原理7氧化鋅元件的伏安特性可由下式表示：其非線性系數(shù)a與電流密度有關(guān)，一般為0.01~0.04，在大的雷電流下，a也不大于0.1。

氧化鋅閥片與碳化硅閥片伏安特性比較一、線路避雷器的原理8線路避雷器帶串聯(lián)間隙線路避雷器無間隙線路避雷器（帶脫離器）內(nèi)間隙外間隙不帶支撐件間隙（純空氣間隙）帶支撐件間隙分類一、線路避雷器的原理9帶絕緣支撐件間隙線路避雷器10帶脫離器的無間隙線路避雷器不帶絕緣支撐件間隙線路避雷器（純空氣間隙線路避雷器）11其目的是在雷電過電壓的情況下保護與之并聯(lián)的絕緣子串，故串聯(lián)間隙應(yīng)僅在快波前過電壓下?lián)舸?，而能承受各種工頻和系統(tǒng)中出現(xiàn)的緩波前過電壓（操作過電壓）。帶串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器一、線路避雷器的原理12

避雷器的基本功能避雷器應(yīng)具有以下四種機能：1）抑制過電壓的機能；2）沖擊電流的通流機能；3）從瞬時接地狀態(tài)下自我恢復(fù)性能（續(xù)流遮斷性能）；4）不發(fā)生不必要的動作。二、線路避雷器的作用13為什么在雷電過電壓出現(xiàn)期間，流經(jīng)避雷器的大電流沒有造成線路保護動作？電力系統(tǒng)工頻周期為20ms，繼電保護的采樣周期在1ms左右。而雷電波的半波長為10

s數(shù)量級，即避雷器泄放電流的過程相對繼電保護的反應(yīng)時間來說可忽略。二、線路避雷器的作用

線路避雷器是近年來用作架空輸電線路加強防雷保護較為有效的方法，能實現(xiàn)繞擊和反擊保護二、線路避雷器的作用線路避雷器應(yīng)用情況及效果評估二、線路避雷器的作用-15-雖然避雷器僅能保護并聯(lián)的絕緣子，不能保護其他相，也不能保護臨基桿塔，但依然是目前公認效果最好的防雷措施

線路避雷器效果較好，如何才能用好線路避雷器？16懸掛式安裝時，應(yīng)進行拉伸負荷試驗：型式和抽樣試驗取避雷器自重的15倍，耐受60s不損壞。試驗前后避雷器本體局放變化不大于10pC，局放量不大于10pC，直流參考電壓變化不大于5%。非懸掛式安裝時，應(yīng)進行抗彎負荷試驗注：線路避雷器本體在型式試驗時，不是設(shè)計用于扭轉(zhuǎn)負荷的，如果要受到扭轉(zhuǎn)負荷，經(jīng)供需雙方同意，需要進行專門的試驗。機械性能復(fù)合外套外觀三、線路避雷器的性能要求17對避雷器應(yīng)進行雷電沖擊50%放電電壓試驗和工頻耐受電壓試驗，其試驗值應(yīng)與線路絕緣水平相配合，以保證避雷器在雷電過電壓下放電，而在工頻過電壓下不放電。典型推薦值見下表。系統(tǒng)標稱電壓（有效值）工頻耐受電壓（有效值）不小于雷電沖擊50%放電電壓（峰值）不大于1101855602203709605005671760三、線路避雷器的性能要求18避雷器的沖擊伏秒特性曲線應(yīng)比被保護的絕緣子串的伏秒特性曲線至少低10%。避雷器沖擊伏秒特性避雷器本體的局部放電不應(yīng)大于10pC。三、線路避雷器的性能要求19三、線路避雷器的性能要求SVU參考電壓(有效值）系統(tǒng)電壓(有效值)標稱放電電流20kA等級標稱放電電流10kA等級標稱放電電流5kA等級陡波沖擊電流殘壓雷電沖擊電流殘壓直流1mA參考電壓陡波沖擊電流殘壓雷電沖擊電流殘壓直流1mA參考電壓陡波沖擊電流殘壓雷電沖擊電流殘壓直流1mA參考電壓（峰值）不大于不小于（峰值）不大于不小于（峰值）不大于不小于90110---29226013029226013096110---314280140314280140108110---358320160---180220---584520260---192220---628560280---216220---716640320---39650011711050561------7681000236521501086a------a為直流參考電流2mA下的直流參考電壓值。20電流沖擊耐受避雷器本體應(yīng)通過2ms方波電流耐受試驗、大電流沖擊耐受試驗以及大電流沖擊負載試驗。試驗值如下表：

系統(tǒng)標稱電壓有效值(kV)2ms方波沖擊電流值(A)大電流沖擊耐受電流峰值(kA)1104001002206001005001200100三、線路避雷器的性能要求21額定電壓、標稱放電電流110kV、220kV和500kV線路避雷器的額定電壓分別建議選擇108kV、192kV和396kV；110kV、220kV標稱放電電流建議選擇10kA，500kV選擇20kA。1）避雷器額定電壓是施加到避雷器端子間的最大運行工頻電壓有效值，選擇避雷器額定電壓時，僅考慮單相接地、甩負荷和長線電容效應(yīng)引起的暫時過電壓。三、線路避雷器的性能要求22間隙距離按如下2個原則確定串聯(lián)間隙長度：1）線路避雷器串聯(lián)間隙距離應(yīng)足夠大，能承受避雷器所安裝線路系統(tǒng)最大過電壓。2）線路避雷器串聯(lián)間隙距離應(yīng)足夠小，使得雷擊桿塔時線路避雷器能在絕緣子串閃絡(luò)之前動作。三、線路避雷器的性能要求23參考值如下：

系統(tǒng)標稱電壓(kV)純空氣間隙(mm)絕緣支撐間隙(mm)典型間隙參考部分廠家典型間隙參考部分廠家110430±20400~480480±10480220850±50820~880980±108205001500±150三、線路避雷器的性能要求

線路雷擊跳閘的影響因素礦產(chǎn)水域

山坡大跨越雷電活動線路避雷器選點經(jīng)常發(fā)生多雷區(qū)安裝線路避雷器一基被保護，但臨近桿塔跳閘？四、線路避雷器的選點25線路避雷器宜選擇帶串聯(lián)間隙的避雷器。1）“架空輸電線路差異化防雷工作指導(dǎo)意見”（國家電網(wǎng)生〔2011〕500號）：線路避雷器宜選擇帶串聯(lián)間隙的避雷器。2）由于串聯(lián)間隙的隔離作用，避雷器本體部分基本不承擔系統(tǒng)運行電壓，可以不考慮長期運行電壓下的電老化問題，且本體部分的故障不會對線路運行產(chǎn)生隱患。四、線路避雷器的選型

帶純空氣間隙帶絕緣子間隙缺點：空氣間隙避雷器在大風作用下，間隙距離會發(fā)生變化安裝復(fù)雜，且需調(diào)整間隙優(yōu)點：1. 可靠性高、壽命長，即使避雷器故障，間隙依然可以起到隔離作用缺點：復(fù)合絕緣子本身有老化和維護的問題連接部位受力問題優(yōu)點：1. 安裝容易推薦線路避雷器的選型五、線路避雷器的選型

線路避雷器的安裝安裝過程根據(jù)塔形的不同，采用不同的安裝方式，除了避雷器本體外，還涉及到支架選擇、安裝、計數(shù)器安裝、據(jù)帶電體距離大小以及避雷器間隙的確定等。六、線路避雷器的安裝六、線路避雷器的安裝直線塔安裝直線塔使用空氣間隙避雷器，安裝應(yīng)注意避雷器的位置避雷器與被保護絕緣子的安全距離避雷器與帶電體的距離鋼架的選擇與安裝弧形電極的方向間隙的尺寸計數(shù)器的安裝等

2、安裝線路避雷器部分安裝與細節(jié)直線塔安裝

2、安裝線路避雷器部分安裝與細節(jié)部分安裝與細節(jié)耐張塔安裝耐張塔因無法實施安裝純空氣間隙避雷器，僅能