可調式過電壓保護裝置在陽煤電網電粉線的應用分析

張彥生

（山西陽煤集團兆豐鋁業公司氧化鋁分公司，山西 陽泉045000）

1 技術應用線路的運行工況

陽煤礦區電網電粉線為陽煤集團五礦電廠至粉末廠35 k V供電線路，全長約1.2 k m，全線共有13基桿塔，其中，8＃、13＃塔裝有HY5 WX－54／142型號線路避雷器。從電廠出線前6基桿塔在電廠內，電廠內桿塔為圓柱金屬桿塔，其他桿塔為角鋼鐵塔，全線路導線采用的是LGJ－240鋼芯鋁絞線架設，絕緣子采用的是XWP2－70型瓷質絕緣子，串長4片，絕緣子串50%沖擊放電電壓483 k V，配合保護間隙距離為510 mm。未安裝可調式過電壓保護裝置前，線路雷擊故障次數較多，絕緣子發生過多次雷擊損壞現象。

2 可調式過電壓保護裝置技術分析

為改善電粉線雷雨季節運行工況，有效避免線路絕緣子在雷擊時受到損傷，最好的辦法是在雷電過電壓發生時，雷電流和其隨后的工頻續流不流過絕緣子表面，因為如果雷電流或工頻續流流過絕緣子表面時，或多或少都會使絕緣子受到損傷，且由于是固體和氣體交界面的絕緣結構，受絕緣子表面污穢的影響和電場畸變的影響不利于電弧的熄滅，即雷電建弧率高，嚴重時會使絕緣子完全破壞。因此，為確保雷擊不會對絕緣子造成破壞導致跳閘事故，通過分析，在絕緣子串兩端并聯一鍍銅可調球型間隙，使間隙的沖擊放電電壓略低于絕緣子串的雷擊放電電壓，在雷擊線路閃絡時，通過并聯間隙引弧角把電弧引到該間隙處，從而保護絕緣子串免受電弧灼傷。另外，由于在雷電擊穿時，間隙擊穿是屬于純空氣擊穿，一方面電弧通過引弧角并受風力和電動力的共同作用被拉長，有利于電弧熄滅，使雷擊建弧率下降；另一方面，如果線路跳閘后，純空氣間隙的去游離強，間隙絕緣會迅速恢復，有利于重合閘的重合成功。因而，在電粉線絕緣子并聯PKJ－35型球形過電壓保護裝置，一方面可有效保護絕緣子不受損壞，延長了絕緣子的使用壽命；另一方面可降低跳閘率，提高線路重合閘成功率。

3 可調式過電壓保護器在電粉線的安裝應用

電粉線可調過電壓保護裝置安裝于2012年9月，其安裝間距能很好地釋放產生的任何形式的過電壓，有效保證線路安全運行。電粉線全線路共計12級桿塔安裝了該保護裝置，3＃塔由于耐張塔線路轉角夾角小于90°，從現狀分析裝設后可調距離不能滿足運行要求，超過600 mm，遠遠大于安裝間距技術要求，起不到過電壓保護的作用，因此3＃鐵塔未安裝可調過電壓保護裝置。

技術要求：

（1）供電線路絕緣子串加裝保護裝置必須根據現場實際選擇合適的間隙距離，通過測試，電粉線所需間隙距離如表1所示。

表1 電粉線絕緣子串并聯保護裝置的間隙距離

（2）桿塔應可靠接地，其接地電阻應不大于30Ω。

（3）可調接地支架的安裝，將接地支架置于導線的左側或右側300 mm處，通過緊固螺栓將其緊固在橫擔上。

（4）PKJ－35a／b型過電壓保護裝置的導線電極的安裝，將導線球形電極置于導線上（耐張塔的跳線上），并與接地支架的可調球形電極安裝位置基本一致，電極垂直于導線。

（5）PKJ－35a／b型過電壓保護裝置的可調電極的安裝，將可調電極置于接地支架的可調電極的安裝孔內，使電極基本垂直于導線，并與導線電極水平距離保持300 mm以上。

4 可調式過電壓保護器在電粉線應用的效果

從2012年9月安裝至今，經過1年多時間的現場巡視和檢查，線路運行正常平穩。現對運行情況分析如下：

4.1 線路運行安全可靠

新技術裝置投入運行后至今未發生雷擊引發的線路故障、絕緣子故障等跳閘事故，與歷年同期相比，事故率下降50%。

4.2 有效保護絕緣子，延長其使用壽命

電粉線所處的周邊環境比較惡劣，污穢嚴重，導致絕緣子受腐蝕，嚴重降低了線路絕緣效果，因而線路在經受雷電時絕緣子易受到雷電損傷。在歷年對線路的春檢工作中，就曾發現有部分桿塔絕緣子損傷的情況，從現場判斷為雷電擊傷造成的損壞，并進行了更換。應用新技術裝置后，在日常巡檢和2013年度的線路登桿春檢工作中，均未發現絕緣子的損傷等情況，絕緣子運行情況良好。由此可見，該保護裝置對于保護線路絕緣子，延長其使用壽命，起到了一定的作用。

4.3 有效減少了線路雷擊損傷

鍍銅可調球型間隙保護裝置的使用，有效地避免了線路受雷擊直擊的傷害，保護了線路的安全運行。由于該裝置部位未安裝雷電情況動作計數裝置，通過對該線路8＃點和13＃點安裝避雷器計數器統計情況看，該線路均有雷擊放電現象，在2013年的春檢工作中，統計的電粉線遭受雷擊的次數相比近幾年的雷擊次數有所減低，據統計2011年的避雷器動作最高達9次，而2013年的最高動作為5次，線路受雷擊次數有所減少。

經過1年時間的運行，線路運行正常平穩，在經受雷擊次數較多的情況下線路仍能運行可靠。由此可見，保護裝置對降低線路的雷擊次數，對降低線路造成的雷擊跳閘情況的發生有一定的作用。但是，由于雷擊情況因雷電天氣發生的頻繁程度、雷擊強度、雷電發生位置的不同而存在較大差異，因此其保護線路免受雷擊傷害的效果還有待進一步驗證。

4.4 需進一步解決的問題

（1）該裝置自2012年9月安裝至今經過1年多的運行，已經發生了嚴重的銹蝕，其防雷保護作用受到極大的影響，2014年計劃進行更換，并持續追蹤。

（2）未裝設雷電動作記錄裝置，防雷擊效果不明顯。該保護裝置通過球形間隙將雷電進行消除，但是，由于保護裝置部位未配置雷擊過電壓情況下的動作計數裝置，無法從裝置本身統計雷擊過電壓情況下的動作次數，不能準確評判其防雷擊的實際效果，下一步將完善雷電動作計數裝置。

（3）應用線路單一，比較效果不明顯。2012年只在陽煤電網電粉線上安裝應用，比較效果不明顯，今年將在神馬雙回線路上安裝使用，進一步進行效果的比對分析。

5 結語

陽泉地區地處山區，因此陽煤電網35 k V架空線路所處地理條件惡劣，經常遭受雷擊，特別是由于線路絕緣子絕緣損壞造成的雷擊事故更為頻繁。因此，2012年陽煤電網應用了可調式過電壓保護技術，在35 k V系統電粉線線路絕緣子上并聯PKJ－35型球形過電壓保護裝置進行防雷。經過1年多的運行，效果顯著，一方面可有效保護絕緣子不受損壞，延長了絕緣子的使用壽命；另一方面可降低跳閘率，較大地提高了線路重合閘的成功率。

［1］GB50057—94 建筑物防雷設計規范［S］

［2］鄧杰文.山西陽煤集團礦區電網防雷技術研究［D］.長沙理工大學，2013