線路避雷器在500KV線路上防雷效果的分析

杜新（1972－），男，華北電網有限公司大同超高壓供電公司輸電處，工程師，主要從事500kV輸電線路帶電作業(yè)，檢修維護工作。

摘 要：為了減少雷擊對輸電線路的傷害，將線路避雷器安裝在輸電線路的易擊段，可以提高線路的耐雷水平。本文通過對架設在雷電活動頻繁地區(qū)的500kV線路上采用合成絕緣外套金屬氧化物避雷器改進防雷措施的研究，經過試驗和實際運行，證明此改進是成功、有效的。

關鍵詞：線路避雷器防雷效果分析

0 引言

實際運行經驗表明，輸電線路的故障一半以上是由雷電引起的。所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障，進而降低電網中事故的發(fā)生頻率。輸電線路常規(guī)防雷方法，有降低接地電阻、架設避雷線、加裝耦合地線、安裝自動重合閘等，但是對于一些山區(qū)線路，雷害十分頻繁，降低接地電阻又極其困難，而且費用高、工作量大，效果也受到一定的限制。由而近些年合成絕緣外套金屬氧化物避雷器的研制成功，為解決線路的防雷提供了一種新的手段。

1 線路避雷器防雷的基本原理

線路避雷器一般采用避雷器本體和串聯空氣間隙的組合結構，避雷器本體基本不承擔系統運行電壓，不必考慮在長期運行電壓下的電老化問題，在本體發(fā)生故障時也不影響線路運行。

當雷擊桿塔時，一部分雷電流通過避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經桿塔流入大地，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。

當塔頂電位Ut與導線上的感應電位U1的差值超過絕緣子串50%的放電電壓時，將發(fā)生由塔頂至導線的閃絡。即Ut-U1＞U50，如果考慮線路工頻電壓幅值Um的影響，則為Ut-U1+Um＞U50。因此，線路的耐雷水平與4個重要因素有關，即線路絕緣子的50%放電電壓、雷電流強度、有無架空地線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，雷電流強度與地理位置和大氣條件相關，不加裝避雷器時，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，這也是為什么山區(qū)輸電線路屢遭雷擊的原因。

加裝避雷器以后，當輸電線路遭受雷擊時，雷電流的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔，一部分經塔體入地，當雷電流超過一定值后，避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導線，傳播到相臨桿塔。雷電流在流經避雷線和導線時，由于導線間的電磁感應作用，將分別在導線和避雷線上產生耦合分量。因為避雷器的分流遠遠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線電位提高，使導線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡電壓，絕緣子不會發(fā)生閃絡，因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用。

2 線路避雷器的選用

懸掛在線路鐵塔上的復合絕緣外套氧化鋅避雷器有兩種：一種是外部帶間隙的復合絕緣外套氧化鋅避雷器(簡稱 GMOA)；另一種是外部不串間隙的復合絕緣外套氧化鋅避雷器(WGMOA)。GMOA的外串間隙在線路正常運行時能夠隔離電網運行電壓，保持MOA不承受電壓，所以避雷器的額定電壓可以選得較低，而且在MOA故障損壞時允許線路繼續(xù)運行。當線路遭受雷擊時（繞擊或反擊），線路避雷器可靠動作，且保護絕緣子串不發(fā)生閃絡，輸電線路的開關就不會跳閘，從而提高了電力系統供電可靠性和經濟性。所以為了安裝方便、獲得好的保護效果，并便于監(jiān)視避雷器的運行狀況，一般選擇使用外部帶間隙的復合絕緣外套氧化鋅避雷器。

3 線路避雷器的選點

大量運行經驗表明，線路遭受雷擊往往集中于線路的某些地段。我們稱之為選擇性雷擊區(qū)，或稱易擊區(qū)。線路若能避開易擊區(qū)，或對易擊區(qū)線段加強保護，則是防止雷害的根本措施。實踐表明，下列地段易遭雷擊:

（1）雷暴走廊，如山區(qū)風口以及順風的河谷和峽谷等處;

（2）四周是山丘的潮濕盆地，如桿塔周圍有魚塘、水庫、湖泊、沼澤地、森林或灌木、附近又有蜿蜒起伏的山丘等處;

（3）土壤電阻率（p）有突變的地帶，土地質斷層地帶，巖石與土壤、山坡與稻田的交界區(qū)。巖石山腳下有小河的山谷等地，雷易擊于低土壤電阻率處;

（4）地下有導電性礦的地面和地下水位較高處；

（5）當土壤電阻率差別不大時，例如有良好土層和植被的山丘，雷易擊于突出的山頂、山的向陽坡等。

線路避雷器一般安裝在線路易擊區(qū)，但在選擇安裝線路避雷器地點過程中，必須結合本地區(qū)歷年來的線路雷擊跳閘情況、運行經驗及線路所經的地形。綜合以上各種因素，確定線路避雷器安裝的最佳地點，提高線路的耐雷水平。

4 線路避雷器安裝之前的準備工作及維護

4.1線路避雷器安裝時應注意：

（1）選擇多雷區(qū)且易遭雷擊的輸電線路桿塔，最好在兩側相臨桿塔上同時安裝；

（2）垂直排列的線路可只裝上下2相；

（3）安裝時盡量不使避雷器受力，并注意保持足夠的安全距離；

（4）避雷器應順桿塔單獨敷設接地線，其截面不小于25 mm2，盡量減小接地電阻的影響。

4.2 投運后進行必要的維護：

（1）結合停電定期測量絕緣電阻，歷年結果不應明顯變化；

（2）檢查并記錄計數器的動作情況；

（3）對其緊固件進行擰緊，防止松動；

（4）避雷器安裝投運前應進行規(guī)定的電氣試驗。測量其絕緣電阻、直流1 mA下的電壓U1mA及電壓為75%U1mA下的泄漏電流，測量結果應與出廠數據比較無明顯變化，并應符合規(guī)程規(guī)定。安裝過程中要按要求安裝好串聯間隙，安裝投運后要檢查并記錄計數器的動作情況，以便日后能夠對其他線路作分析比較。

5 結束語

在輸電線路易擊區(qū)桿塔上安裝線路避雷器可以提高了線路的耐雷水平，但是，正確選擇線路避雷器安裝位置是能否充分發(fā)揮線路避雷器作用的關鍵。另外我們要繼續(xù)對輸電線路的防雷工作進行分析、總結，進一步探討積累線路避雷器的運行經驗，不斷地提高線路的耐雷水平。

參考文獻

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中國電力，1999, 32(8): 66—67.

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。