线路氧化锌避雷器应用中注意的几个问题

2012-09-27陈希明马永增丁一蜚

浙江电力 2012年7期

陈希明，马永增，丁一蜚

（金华电业局，浙江金华 321001）

实际运行经验表明，架空线路故障的一半以上是由雷击引起，在各种防雷措施中应用避雷器防雷已被证明是有效措施之一。自2002年开始在220 kV新杭2231线试装线路避雷器以来，金华电网110～500 kV线路已有1 000多个线路避雷器投入运行，取得了很好的防雷效果，大大降低了线路的雷击跳闸率。通过对线路避雷器安装、运行情况的分析，得出在应用线路避雷器中应注意的几个问题。

1 避雷器的结构选择

线路避雷器分无间隙型和带外串间隙型，无间隙型有带脱离器和不带脱离器之分，外串间隙型又分绝缘子间隙和纯空气间隙两种。

1.1 无间隙型线路避雷器

无间隙型线路避雷器的阀片长期承受系统电压，如工艺不良或荷电率较高时避雷器存在老化的趋势，尽管可以适当提高额定电压（要提高制造成本），但在操作过电压下仍会频繁动作，因此在线路上采用无间隙型线路避雷器无论自身稳定性，还是制造成本都不占优势；存在的另一个缺点就是在避雷器发生故障时，将影响线路的正常供电且故障点查找困难。

由于外串间隙型线路避雷器的保护水平、陡波特性与变电所设备的绝缘水平不能相匹配，故可选用无间隙型线路避雷器直接挂在线路终端杆上，以保护热备用线路以及电缆出线线路，为故障点查找的方便，可以选用带脱离装置的避雷器，如图1所示。

图1 带脱离装置的避雷器

脱离装置是避雷器本体所附带的一种自我保护装置。当避雷器承受系统的雷电过电压和操作过电压而释放能量时，脱离装置不会动作；当避雷器承受外力及周边环境温度变化等综合作用时，脱离装置也不会动作，即在正常运行时，脱离装置不影响避雷器的工作，而当避雷器损坏时，脱离装置迅速动作，使避雷器退出运行，而不影响系统正常供电。

1.2 外串间隙型线路避雷器

外串间隙型线路避雷器在结构上分为本体和外串间隙两部分，本体基本上不承受电压，不必担心其老化问题，只要间隙之间绝缘完好，即使本体损坏，也不影响线路正常供电，故维护工作量很小。

外串绝缘支撑的避雷器间隙距离已由绝缘子固定，安装较容易，放电电压较稳定。但由于绝缘子承担着较高的系统电压（90%左右），与普通的合成绝缘子一样，有一定的故障率，曾经有支撑间隙发生击穿的情况，且表面积污后，泄漏电流较大，加上间隙距离出厂时已确定，安装时不能再作调整，难以适应现场杆塔情况的变化，只适用于耐张杆塔及一些杆塔参数不确定的杆塔。

纯空气间隙的避雷器优点是在污秽和淋雨状态下，间隙的放电电压改变不大，不必担忧空气间隙发生故障，且不必监测避雷器泄漏电流，安装后基本上没有什么维护工作量，一般也不需要进行年度检修。避雷器本体的故障表现在其复合外套有爆破和烧黑的痕迹，这可以通过巡线来发现。避雷器本体由于平时不带电，不存在老化问题，只有在间隙导通的瞬间才工作，因此损坏的几率很小。即使在避雷器本体发生故障时，也不影响线路运行。纯空气间隙避雷器不足之处是安装时需在杆塔上调整间隙距离，金华电业局除少数耐张塔选用绝缘子间隙结构外，其他都用纯空气间隙结构，如图2所示。

2 线路避雷器额定电压的选择

避雷器额定电压是施加在避雷器上的最大允许工频电压有效值，是表明避雷器运行特性的一个重要参数，但不等于系统标称电压。对同一系统电压，其额定电压有多种，见表1[1]。

图2 纯空气间隙的避雷器

表1 带串联间隙的避雷器额定电压（有效值） kV

避雷器额定电压的选择通常按线路单相接地并按甩负荷条件下健全相的最高暂态过电压选择。对110～220 kV系统，其额定电压一般可按1.4倍最大相电压选取，如为了取得绝缘更大的保护裕度，选择较低一级额定电压的避雷器时，宜对工频电压耐受特性校核。避雷器的额定电压选择较高时，U1mA也较高，有利于切断工频续流。同时在操作过电压作用时，流过避雷器的电流将大大减少，有利于延长使用寿命，可以提高运行的可靠性。但避雷器的额定电压增高，残压也相应增高，在同样的绝缘水平下，保护裕度会降低。

避雷器额定电压选择的一般原则是在满足保护绝缘的配合系数条件下，避雷器的额定电压可选得高一些。具体选择时，如果线路绝缘子串的外绝缘按正常配置，考虑到零值绝缘子的因素，避雷器的额定电压可按中间值配置，如果调爬后绝缘子串的外绝缘得到加强，避雷器的额定电压可相应取得高一些。

3 线路避雷器的空气间隙大小

串联间隙的主要目的就是使避雷器本体与系统电压隔离，间隙距离的确定需满足3个条件：

（1）雷电冲击下间隙应可靠动作，保证被保护绝缘子串免于雷击闪络，为此，需把间隙距离选择小一些，使串联间隙和绝缘子串在雷电冲击下有较大的配合裕度。

（2）能够可靠耐受工频过电压和部分操作过电压。

（3）对于纯空气间隙，要求导线风偏不改变或不明显改变间隙的放电特性。

根据以上要求，各避雷器生产厂家在线路按照正常绝缘配置（110 kV 7片X-4.5，220 kV 13片X-4.5）情况下，经过试验确定的110 kV避雷器间隙距离为45～50±5 cm；220 kV避雷器间隙距离为 85～90±5 cm。

某220 kV线路绝缘配置了13片玻璃钢绝缘子，避雷器空气间隙距离为97 cm和104 cm时，曾发生绝缘子雷击闪络事件。因此，考虑到可能存在的零值绝缘子，在线路绝缘正常配置时，为确保雷电冲击下间隙可靠动作，建议110 kV避雷器的间隙距离为45±5 cm；220 kV避雷器的间隙距离为85±5 cm。此时，在较严重的操作过电压下，避雷器可能会动作，但流过避雷器的电流一般不超过200 A，大大小于避雷器的2 ms方波耐受能力600 A，且采用重燃次数较少的空气开关时，超过2.6倍的过电压出现概率为0.73%。加上两侧变电所内都装有避雷器，而线路上装设的多只避雷器一般只有1只避雷器会动作，因此，操作过电压对线路避雷器的寿命影响不大。如果线路绝缘已经加强（如110 kV 8片X-4.5，220 kV 14片X-4.5），避雷器间隙距离可适当偏大，这样，在操作过电压下线路避雷器可能不动作或动作次数大大减少。

4 线路避雷器的安装地点选择

对雷害严重的线路采取一般的治理措施，如降低杆塔接地电阻，减小避雷线屏蔽角，提高线路绝缘水平，双回输电线路采用不平衡绝缘等。防雷效果不理想；或有些情况一般避雷措施无法实施，如土壤电阻率比较大、地形地貌比较复杂；或经过技术经济比较后使用线路避雷器性价比高的，建议在输电线路上加装线路避雷器。线路避雷器的安装选点一般应遵循以下原则：

（1）通过对历年来雷击跳闸记录的统计分析，结合运用雷击定位系统，确定线路的多雷区及易击点。

（2）对多雷区及易击点杆塔的地形地貌、绝缘配置、接地电阻等进行综合分析，确定易击杆塔受雷击的原因是反击还是绕击。

（3）如属绕击，可仅在易绕击相或两边相安装避雷器，杆塔接地电阻高时还应进行降阻；如因反击引起，则应三相均安装线路避雷器，并应提高相邻杆塔的耐雷水平。