500kV交流輸電線路帶電裝拆雷器技術研究

沈楊　余祥勇　陳康

摘 要：目前，避雷器在500KV超高壓交流輸電線路防雷方面具有廣泛的應用，而避雷器會不可避免的產生缺陷故障，因此合理、高效、安全的裝拆避雷器技術有著重要的應用價值。本文對比分析了當前國內主流的更換避雷器方法，對其優缺點進行說明，并提出帶電裝拆避雷器的方法，就帶電裝拆避雷器技術做出闡述，分析其安全可行性和應用價值。

關鍵詞：避雷器；帶電裝拆；500kV輸電線路

我國地區地貌復雜多樣，特高壓輸電線路不可避免的處于高土壤電阻率、多雷區、山脊、山坡迎風面等容易受到雷擊的地區[1]。從安徽省的特高壓電網可以看出，雷擊事故已成為近幾年來影響輸電線路正常運作的最主要事故形式。為了降低因雷擊引起的故障跳閘概率，近年來國網安徽省電力公司對省內途徑山區、雷害嚴重區的500kV超高壓交流輸電線路采取了分批加裝線路避雷器措施。

避雷器是用于避免雷電災害事故的裝置，在高電位設備和零電位中間連接，和需要被保護的設備并行連接。它可以保護設備，使其在正常工作條件下運作。在設備正常運作時，避雷器等效于開路，不會造成影響；當出現高壓危害時，避雷器將高電壓，大電流和大地之間形成回路，從而保護設備。當高電壓過后，避雷器可以返回原來的工作狀況，設備正常運行。輸電線路避雷器（多指氧化鋅避雷器）是一種性能優異的過電壓保護設備，尤其是安裝在雷電活動頻繁、土壤電阻率較大、巡線困難的山區，可大幅降低架空輸電線路的雷害事故率，該項措施對降低雷擊事故災害作用突出。

然而由于避雷器本身設計、制造工藝水平以及安裝施工過程中的質量難以保障等因素，架空輸電線路避雷器在長期運行過程中將會不可避免的出現缺陷或故障隱患，出現影響線路正常運行的危急隱患避雷器必須及時進行裝拆處理，否則隱患進一步演變將可能造成線路故障或事故擴大化[2-4]。下面就現有裝拆避雷器方法進行說明。

1 裝拆避雷器方法研究現狀

1.1 采用跌落式避雷器

跌落式避雷器是將避雷器改裝后巧妙地安裝在跌落式熔斷器的跌落式架構上，可以借助絕緣拉閘桿方便地對避雷器進行裝拆，檢測，維修與更換。跌落式避雷器拆除較為方便，解決了原避雷器更換時需要拉閘斷電的情況，并提高了電網的安全供電可靠性，減少了用戶停電，免除了日常維修工作量，可帶電更換，給電力線路的檢修和維護帶來了很大的便利條件，多用于低壓配網中；而在高壓輸電線路應用中發現，跌落式避雷器安裝在桿塔上方，而桿塔離地面較高，避雷器周圍金具線路密集，空間狹窄，在裝拆過程中，耗費時間較長。跌落直接造成避雷器損壞，易引起其他危險，在500kV交流輸電線路中不具備使用的條件和應用價值。

1.2 停電檢修避雷器

該種方法為目前最常用的高壓輸電線路更換避雷器的方法。該方法需提前將高低壓桿塔全部斷電，驗電并裝設地線，在確保安全的情況下由工作人員登塔進行作業，作業完成后再拆除地線恢復供電，該種方法適用范圍廣；但根據經驗，500kV系統停電檢修一次耗時約10h，作為主干網絡，停一次電僅彌補電網停電檢修的直接損失至少達百萬元以上，給社會經濟造成的損失更是不可估量。因此有必要對500KV線路避雷器裝拆技術進行改進。

為了保證主網絡可靠運行，減少停電損失及風險，國網公司明確提出：在對500kV輸電骨干網架線路缺陷檢修時嚴格按照“能帶不停”的要求執行；帶電檢修作業技術的日益發展，廣泛應用于保證電力資源可靠供應，具備廣闊的應用前景。目前，關于帶電作業的相關研究較多，但帶電裝拆避雷器作業研究國內外還尚未涉及。針對當前檢修裝拆避雷器的需要，本文對帶電裝拆避雷器的技術進行研究。

2 帶電裝拆避雷器技術研究

2.1 技術說明

帶電拆除避雷器技術：通過消弧繩控制繩索保證避雷器與帶電導體緊密接觸狀態下，等電位檢修人員首先從帶電導線下方處鐵塔上通過絕緣軟梯擺入帶電導線下方位置，然后通過絕緣軟梯下端控制繩索使絕緣軟梯處于與避雷器下端絕緣子位置上，等電位檢修人員再經由絕緣軟梯攀爬至一定距離，迅速進入等電位，操作人員拆除避雷器與聯板間的連接后，遠離拆除現場一定距離，再配合地面人員拆除避雷器。

帶電安裝避雷器技術：塔上電工（500kV線路上穿好防靜電服）攜帶個人工具包、所需滑輪、絕緣繩和絕緣繩套，相繼登塔至橫擔合適位置，系好安全帶，將所攜帶的滑輪、絕緣繩和絕緣繩套選擇適合作業的位置裝好，將絕緣梯架、軟梯掛接在合適位置，地面電工與塔上電工配合，起吊安裝好避雷器上端，等電位電工與塔上電工配合將避雷器下端與導線連接，配合起吊安裝好避雷器計數器及連接線，檢查安裝情況，按照拆除技術中的方式退出至電場安全區域。

2.2 技術安全性分析

以安徽省500kV山瀝線桿塔作為研究對象，避雷器型號為YH20CX1-396/1050。YH20CX1-396/1050型線路避雷器長度為1558mm，上下兩部分通過掛板連接。避雷器全長為3281mm與2350mm長的復合絕緣子相接，并和計數器相連接。為充分貼合實際情況，采用Solidworks軟件進行三維等比例建模，并通過ansys軟件進行仿真，采用諧響應法分實部、虛部加載電壓，并通過有限元法計算，最后通過合成得到所需要的電壓、電位參數。

由相關分析得到，在穿戴好防護服，嚴格遵守帶電作業的規程規范前提下，按照預定路線進出電場，并且迅速將金屬板脫離帶電導體至少40cm距離，能有效防止間隙擊穿，在拆除避雷器過程中，金屬板表面可能產生電暈，但不會引起空氣間隙擊穿。

2.3 燃弧分析

電弧是一種氣體游離放電現象，由于場強足夠高，氣體發生自持放電而形成等離子體[5]。當電源提供較大功率的電能時，兩極間氣體或金屬蒸氣中可持續通過較強的電流（幾安至幾十安），產生劇烈的發光發熱現象，這就是電弧放電。電弧對帶電工作人員危害極大[6]。可產生燒傷，燒傷是指由于電弧高熱物質而引起的一種急性皮膚損傷。按燒燙傷深度可分為一度燒燙傷、二度燒燙傷、三度燒燙傷[7]。對人體造成危害，電弧本身還容易產生電流，導致人體的觸電危險[8]。

開關電器（如斷路器）在開斷電流過程中，往往形成開關電弧。在線路中，導體部件之間由于絕緣破壞或導電連接問題也可能形成故障電弧，危害線路安全運行[9]。電弧的形成首先要開斷電流的通路，其次要求間隙中場強（電位差）足夠大，才能產生強電場發射。在進行帶電拆除作業的鐵塔中，避雷器和聯板之間串聯有復合絕緣子串與連接金屬板，在正常工作情況（即拆除前狀態）下，分裂導線聯板與金屬板上不存在傳導電流，所以在拆除過程中不會產生電弧。

3 總結與展望

（1）現有的停電檢修避雷器和采用跌落式避雷器等避雷器裝拆技術在低壓電網中可以使用，但在500KV超高壓輸電線路上不太適用。

（2）采用等電位作業的方式，按照特定的方式進出電場的避雷器帶電裝拆技術具有較強可行性，且減少經濟損失，具備廣泛的社會經濟應用價值。

（3）在穿戴好防護服，嚴格遵守帶電作業的規程規范前提下，迅速將金屬板脫離帶電導體至少40cm距離，能有效防止間隙擊穿，在作業過程中金屬板表面可能產生電暈，但不會引起空氣間隙擊穿和電弧的產生，滿足相關安全性的要求。

（4）帶電操作人員進入工作環境和拆離避雷器后離開工作場景的規程規范和方法是今后需要重點研究的方向。本文供廣大研究學者研究帶電拆除避雷器方向打下了基礎，提供了參考依據。

參考文獻

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[3]夏燕莉，江健武，鐘建靈.500kV避雷器缺陷的試驗分析及思考[J].高電壓技術，2007，33（4）：186-188.

[4]雷紅才，葉會生，劉衛東.一起500kV避雷器的家族缺陷分析及處理[J].電瓷避雷器，2015，（4）：133-136.

[5]陳明.鎂合金微弧氧化微區電弧放電機理及電源特性的研究[D].蘭州理工大學，2010.

[6]方國衛.關于防范人身觸電和電弧傷害的探討[J].電力安全技術，2013，15（6）：22-24.

[7]高令革.淺析電焊作業過程中的職業危害因素[J].科技致富向導，2012，（22）：134.

（作者單位：1.國網安徽省電力公司；2.武漢大學）