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，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生頻率。輸電線路常規防雷方法，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，降低接地電阻是非常困難的，這也是為什么山區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，或稱易擊區。線路若能避開易擊區，或對易擊區線段加強保護，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。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，但在選擇安裝線路避雷器地點過程中，必須結合本地區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，并應符合規程規定。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揮線路避雷器作用的關鍵。另外我們要繼續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。