10kV架空配電線路帶脫離裝置的跌落式避雷器應用探討

潘杰　吳國森　王首堅

摘要：文章從10kV配電線路運行維護角度出發，分析了配電線路避雷器缺陷以及故障對架空配電線路運行造成的影響，通過帶脫離裝置的跌落式避雷器原理和問題分析提出了10kV免停電防雷設備的應用優勢，解決了避雷器隱患消缺以及故障后免停電更換等問題。

關鍵詞：10kV架空配電線路；跌落式避雷器；脫離裝置；免停電防雷設備；電力系統；電氣設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM862 文章編號：1009-2374（2016）09-0041-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.019

避雷器是用來保護電力系統中各種電氣設備免受雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態過電壓沖擊而損壞的一種電氣設備，在電力系統中起著非常重要的作用。但由傳統型的避雷器故障引發的線路跳閘或避雷器本身存在著隱患導致線路存在跳閘隱患的情況屢見不鮮。隨著我國經濟快速發展，人們對電能質量的要求越來越高，一旦發生突然停電事件可能對人們的生產和生活造成嚴重的影響，因此傳統避雷器故障時引發停電事故以及需要停電檢修檢測的缺點已成為電力系統急需解決的問題。

1 防雷設備研究背景及運行現狀

1.1 防雷設備運行現狀

深圳市年雷暴日為73.9，屬于多雷區，線路經常受到雷害侵襲造成跳閘事故或由于避雷設備本身故障導致線路故障跳閘。以深圳大鵬供電局近3年故障為例：（1）2013年據可查數據，大鵬供電局線路跳閘總次數為38次，其中由于雷害造成線路跳閘次數為13次，由避雷器老化導致線路跳閘1次，雷害以及避雷設備導致故障次數占總次數的36.84%；（2）2014年據可查數據，大鵬供電局線路跳閘總次數為35次，其中由于雷害造成線路跳閘次數為5次，由避雷器老化導致線路跳閘5次，雷害以及避雷設備導致故障次數占總次數的28.57%；（3）2014年據可查數據，大鵬供電局線路跳閘總次數為29次，其中由于雷害造成線路跳閘次數為4次，由避雷器老化、產品質量不良和施工安裝導致線路跳閘5次，雷害以及避雷設備導致故障次數占總次數的31.03%；（4）每年平均受雷擊故障或由避雷器故障導致線路跳閘次數占整體線路跳閘總數的32.15%。大鵬轄區內的避雷器接地線被盜的缺陷也時常出現，接地線修復需要停電配合完成，據統計，2015年完成的60組接地線修復工作全部由停電配合完成，接地線修復消缺受停電申請制約，如線路不停電，則避雷器接地線很難修復，避雷器處于無效狀態，不能對線路完成保護，且對于該條線路，是一個極大的隱患。

1.2 研究背景

大鵬供電局轄區線路以架空線為主，受地理位置影響，大鵬轄區雷害比較嚴重，避雷器對線路和設備的保護作用極為重要。大鵬轄區線路靠近海邊，空氣中鹽分多，造成避雷器和過電壓保護器腐蝕嚴重且老化較快，易發生故障或產生缺陷。解決辦法為：（1）缺陷避雷器暫時不影響線路運行，就等到所在線路申請停電時進行消缺更換，但很被動，線路中缺陷避雷器不能起到保護線路和設備的作用；（2）線路長期未有停電申請時，缺陷避雷器可能造成故障接地導致線路被迫停運，停電后更換避雷器，這種等到故障才更換更加被動；（3）避雷器需要批量更換，也要停電配合，且停電時間長、影響范圍廣；（4）避雷器預試定檢工作，由于停電困難不能及時進行，不能確保運行中的避雷器狀態是否良好；（5）帶電更換避雷器，大鵬轄區線路多跨山，部分安裝點不能帶電更換，且帶電更換避雷器的費用較高。

以上的解決辦法都極為被動，因此選擇一種能帶電安裝、更換、免維護的避雷器是配網運行人員急切需要的。

2 深圳大鵬供電局現用避雷器存在的問題

目前深圳大鵬供電局轄區內線路上避雷器樣式繁多，但主流品種分為兩種：一種為普通式免維護型避雷器，內部采用氧化鋅非線性電阻片為主要元件。避雷器的主體元件是密封的，一般動作穩定，內部無間隙，可用于高海拔地區，結構簡單、可靠。但是，當避雷器本身性能下降時，從外表無法判斷，只有通過儀器測試，才能發現存在的缺陷，在夏季雷雨中，如果發生故障，由于安裝位置和視角原因，故障巡視人員很難發現故障點；另一種為帶脫離裝置型的免維護避雷器，當避雷器本身性能下降時，脫離裝置熔爆，避雷器與接地裝置斷開，巡視人員不通過儀器測試便可發現避雷器性能下降，已不能繼續使用，需要更換。這種避雷器在日常運行維護中減少了周期性測試工作。

實踐中帶脫離裝置的避雷器存在一定弊端：一種情況為脫離裝置與避雷器配合不好，脫離裝置在避雷器本身性能未下降時便已脫離。由于避雷器是通過脫離裝置接地，脫離裝置脫離后導致避雷器與大地失去聯系無法完成雷擊泄流，避雷器失去作用。避雷器消缺更換需要停電配合，這樣就會影響線路可靠運行，如果不處理，線路上所掛該種避雷器就會成為威脅線路正常運行的隱患點；另一種情況為避雷器內部故障后脫離器不脫離，脫離器失去作用，避雷器故障接地后不明顯，經絕緣搖測后試送電也能成功送電，成為更隱蔽的故障點。2014年，大鵬供電局新百變電站F01新源一線在5月31日至6月14日期間共發生5次站內跳閘故障，每次故障后經絕緣搖測后恢復正常，試送電成功。最后故障設備鎖定為一個帶脫離器的避雷器，型號為YSWS-17/50，經核查該批避雷器由于制作工藝缺陷導致本體易受潮，但脫離器在避雷器發生故障時未脫離，電流經受潮部分與大地形成通路，導致線路跳閘。

3 帶脫離裝置的跌落式避雷器的原理及針對存在問題的解決方法

為方便避雷器故障和隱患消缺工作，一種帶脫離裝置的跌落式避雷器帶來一種新的理念，這種避雷器經過一次停電安裝該設備，在日后的避雷器運維和消缺過程中不必再受停電限制，確保線路可靠性的同時也保證線路安全穩定運行。帶脫離裝置的跌落式避雷器在結構上與跌落式熔斷器很相近，將避雷器本體安裝于絕緣底座上，通過絕緣操作桿能安裝、拆除避雷器本體。為了實現免維護功能，在絕緣底座下端安裝有一個脫離裝置，當避雷器性能下降時，脫離裝置自動熔爆，讓避雷器與接地裝置斷開，運行人員在巡視過程中能輕易發現避雷器存在的缺陷，該類避雷器結構如圖1所示：

圖1

帶脫離裝置的跌落式避雷器能帶電安裝、更換，還實現了免維護，大大減少了停電時間，提高了供電可靠性，保證了系統持續供電。

4 其他類型帶脫離裝置的跌落式避雷器的改造和應用

帶脫離裝置的跌落式避雷器市場上早已出現，非新產品。避雷器結構設計采用了類似戶外高壓跌落式熔斷器的型式，可以在無需停電的情況下對避雷器進行更換預試。市場上的該種避雷器表面采用了硅橡膠材料，具有優異的耐臭氧、耐電弧性能；表面呈憎水性，使避雷器在露天環境下有良好的耐污性能，可適用于多種污穢地區；柔軟而有彈性的硅橡膠外套，能使避雷器避免發生因故障引發的粉碎性爆炸，防止擴大事故。但考慮大鵬新區靠近海邊的特點，當地的空氣中鹽污嚴重，復合絕緣材料會因為長時間處于惡劣環境下壽命大大縮短。導致支架以及避雷器本體出現故障的幾率大大增加，為解決這一難題，深圳大鵬供電局提出對避雷器及支架進行改造的想法。帶脫離裝置的跌落式避雷器能帶電安裝、更換的前提是避雷器的支架必須能夠在線路長時間運行過程中保持不被損壞。為保證支架的質量，決定將支架的金屬部分改為不銹鋼材料，將支架的絕緣外套改為瓷外套。避雷器本體的絕緣外套若改為瓷外套會大大增加避雷器整體的重量，不方便帶電更換或安裝，經反復論證后決定保留避雷器本體絕緣外套結構。改造后實物圖如圖2所示：

圖2

帶脫離裝置的跌落式避雷器在應用時還遇到一個問題，就是如何與普通避雷器在防雷效果方面開展優勢和劣勢比較。為解決這一問題，深圳大鵬供電局在安裝避雷器的同時加裝計數器，統計雷擊線路以及避雷器動作的次數。

5 結語

綜上所述，隨著科學技術的飛速發展以及人們生活質量水平的提高，供電人已經在社會進步發展的同時，越發意識到避雷器對10kV架空配網線路運行的重要性，中壓配電網中為了保護線路及設備免大氣過電壓和操作過電壓的損害，使用了大量的避雷器。為了減少避雷器故障造成的線路跳閘的次數，減少避雷器消缺工作帶來的停電時間，有效提高供電可靠性，避雷器結構在不斷改良。這種帶脫離裝置的跌落式避雷器的出現改變了過去對避雷器繁重運維工作的局面，大大降低了運維成本，同時還提高了供電可靠性，保證了系統持續供電，值得在配網中應用。

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作者簡介：潘杰（1988-），男，廣東深圳人，供職于深圳供電局有限公司，研究方向：配電運行。

（責任編輯：蔣建華）