线路避雷器在输电线路防雷中的应用
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[摘 要]近几年来，由于环境条件的不断劣化，雷击引起的输电线路掉闸故障也日益增多，不仅影响设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。从青海省来看，西宁属于多雷区，每年都发生雷击线路掉闸故障。雷击已成为影响输电线路安全可靠运行的最主要因素
[关键词]线路避雷器
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0398-01
近几年来，由于环境条件的不断劣化，雷击引起的输电线路掉闸故障也日益增多，不仅影响设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。从青海省来看，西宁属于多雷区，每年都发生雷击线路掉闸故障。雷击已成为影响输电线路安全可靠运行的最主要因素。
目前，国外已广泛使用线路型合成绝缘氧化锌避雷器用于输电线路的防雷，取得了很好的效果。西宁供电局局与西安西电避雷器有限公司合作，使用该公司生产的线路避雷器，并分别在35 kv、110 kv线路上运行，经过雷雨季节的考验取得了明显的效果。
1、线路避雷器防雷的基本原理
雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。
雷击杆塔时塔顶电位迅速提高，其电位值为
ut=ird+l.di/dt（1）
式中：i――雷电流；
rd――冲击接地电阻；
l.di/dt――暂态分量。
当塔顶电位ut与导线上的感应电位u1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时，将发生由塔顶至导线的闪络。即ut-u1>u50，如果考虑线路工频电压幅值um的影响，则为ut-u1+um>u50。因此，线路的耐雷水平与3个重要因素有关，即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说，线路的50%放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关，不加装避雷器时，提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻，在山区，降低接地电阻是非常困难的，这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。
加装避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。
以往输电线路防雷主要采用降低塔体接地电阻的方法，在平原地带相对较容易，对于山区杆塔，则往往在4个塔脚部位采用较长的辐射地线或打深井加降阻剂，以增加地线与土壤的接触面积降低电阻率，在工频状态下接地电阻会有所下降。但遭受雷击时，因接地线过长会有较大的附加电感值，雷电过电压的暂态分量l.di/dt会加在塔体电位上，使塔顶电位大大提高，更容易造成塔体与绝缘子串的闪络，反而使线路的耐雷水平下降。因为线路避雷器具有钳电位作用，对接地电阻要求不太严格，对山区线路防雷比较容易实现，加装避雷器前后线路的耐雷水平与杆塔冲击接地电阻的关系对比，从中不难发现加装线路避雷器对防雷效果是十分明显的。
2、线路避雷器使用情况
西宁供电局局管辖的110 kv桥北变35 kv出线位于西宁县桥头镇，多年来经常发生雷击跳闸故障，据统计35kv泉北线、宝北I回及宝北II回共发生多次雷击掉闸，虽然采取了各种措施，效果均不明显。2014年在桥北变改造工程中，对易遭雷击的35kv出线线路侧分别装设了24只线路型氧化锌避雷器YH5WZ-51/134GW，安装方式是在8回线路的出现侧分别各安装1只。
330kV杨乐变电站位于西宁市城东经济开发区， 110kV送出线路工程采用18只线路
型氧化锌避雷器HY10W5-102/265GW。使用该线路避雷器在110 kv线路上运行，经过雷雨季节的考验取得了明显的效果。
3、避雷器的选型及安装维护
线路避雷器有2种类型，即带串联间隙和无串联间隙2种，因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。
3.1 避雷器内部结构绝缘性能
a）避雷器的内部结构绝缘性能应为罩弧筒、绝缘拉杆、金属件及相应的紧固件等组合后的绝缘性能。
b）对于带均压元件的产品，应提供均压元件的设计说明书和相应的试验报告。
3.2 耐污秽性能
避雷器外套的最小统一爬电比距不小于44～55mm/kV，当外套等效直径D大于等于300mm时，统一爬电距离应作以下校正：
300mm≤D≤500mm时，统一爬电距离在以上基础上应增大10%；
D>500mm时，统一爬电距离在以上基础上应增大20%。
伞裙的伸出长度、伞间距应符合IEC 60815规定。
应保证避雷器各节的统一爬电距离与每节承受的电压相适应； 避雷器伞裙造型应合理， 避雷器运行中不应发生闪络。
d级及以上污秽等级地区用避雷器应做污秽试验。
3.3密封结构
避雷器应有可靠的密封结构，在其寿命期内不应因为密封不良而影响运行性能，具体密封试验应采用有效的试验方法进行。
3.4接地螺栓
避雷器应装设满足接地热稳定电流要求的接地极板，并配有连接接地线连接用的接地螺栓，螺栓的直径不小于8mm。
3.5绝缘底座
避雷器底部应带绝缘底座，统一爬电距离不应计及绝缘底座的长度，但验证避雷器的机械强度时，必须连同绝缘底座一并考核。
3.6铭牌
避雷器铭牌应符合国标的要求，铭牌用耐腐蚀材料制成，字样、符号应清晰耐久，铭牌应在正常运行和安装位置明显可见。
3.7 高海拔修正条件
a. 设备外绝缘应按照使用地点的海拔高度进行修正，其修正方法按照DL/T620―1997执行。
b. 设备瓷套的统一爬电比距应进行海拔修正，其修正方法按照青海省电力公司标准执行。
c. 设备瓷套的干弧距离应进行海拔修正，其修正方法按照DL/T620执行。
3.8 均压措施
同一只避雷器内安装的电阻片应具有良好的均一性。
均压环的尺寸与安装深度必需经过理论计算及试验验证，对被安装避雷器具有良好的均压作用。正常安装时应有足够的空气间隙距离，保证在各种工况下均压环对地或中间法兰不会发生放电。
3.9 避雷器应配置在线监测装置
在线监测装置应配信号远方传输接口。
3.10金具镀锌检查
避雷器应进行金具镀锌检查，镀锌层应连续、均匀、光滑。
镀锌层应牢固地附着在附件上，在有要求时应进行锌层结合强度试验。
附件与胶合剂接触的内表面，其外观质量由相应的标准规定。
3.11线路避雷器安装时应注意：
（1）选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔，最好在两侧相临杆塔上同时安装；
（2）垂直排列的线路可只装上下2相；
（3）安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离；
（4）避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25 mm2，尽量减小接地电阻的影响。
投运后进行必要的维护：
（1）结合停电定期测量绝缘电阻，历年结果不应明显变化；
（2）检查并记录计数器的动作情况；
（3）对其紧固件进行拧紧，防止松动；
（4）进行1次直流1 ma及75%参考电压下泄漏电流测量。
4、结束语
西宁供电局应用线路氧化锌避雷器防止线路雷害故障取得了初步效果，装设线路避雷器的杆段均未发生雷击掉闸，给用户安全可靠的供电提供了保证，为进一步探讨应用线路避雷器防雷工作积累了运行经验，便于今后在全省推广应用。
参考文献
1.《电力线路工程技术标准规程应用手册》，曹欣春编，光明日报出版社2003年第1版。
2.《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》