不接地雷擊鉗位保護器在山區110 kV線路中的應用

代立君，楊 暢，王知津，楊 霞

（1.國網陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康725000；2.武漢克雷盾科技有限公司，湖北，武漢43000）

110 kV小牽線為全線架空線路，全長為67.5 km，共78 基桿。2019 年7 月15 日47#桿C 相遭雷擊炸絕緣子串1次，2019年8月17日51#桿A相遭雷擊炸絕緣子串1 次，如圖1 所示，110 kV 小牽線路頻繁出現雷擊跳閘和絕緣子串擊炸事故，嚴重影響供電可靠性運行。目前國網安康供電公司對小牽線的防雷主要采用架空雙避雷線、改造桿塔沖擊接地電阻、加裝線路避雷器，在運行過程中發生避雷器擊穿事故也經常發生，如圖2 所示。110 kV 小牽線都沿大巴山和秦嶺山修建，森林覆蓋率達99%。山高路陡，大部分桿塔受到地理環境所限制，其運行維護及改造接地電阻非常困難，而且工程造價高。尋求新型的防雷裝置來保障電能供應是非常迫切的問題。

圖1 絕緣子串遭雷擊炸壞

1 110 kV線路雷擊鉗位保護器防雷原理

圖2 線路避雷器雷擊炸壞

鉗位保護器是在線路金屬氧化物避雷器的基礎上開發的一種新型防雷裝置，110 kV線路雷擊鉗位保護器正常運行時與線路采用復合絕緣子進行隔離，平時沒有泄漏電流流過保護器本體，當線路出現雷擊過電壓時，保護器探針探測到線路過電壓時，鉗位保護器瞬間動作，保護器本體脈沖電容對雷電波頭進行削波，降低雷電幅值，鉗住絕緣子的閃絡電位。防止線路絕緣子閃絡造成的跳閘事故。110 kV鉗位保護器其主要特點是不用改造接地裝置，出現故障后不影響電網運行。用在山區線路是非常經濟、適用的一種防雷裝置。具體鉗位保護器防雷原理如圖3、4、5所示。

當圖1 是線路沒有遭受雷擊過電壓的波形，是一個的正弦電流波。

圖3 線路未遭受雷擊過電壓的正弦電流波

圖4 線路遭受雷擊時正弦電流波受干擾變形

圖5 加裝鉗位保護器后，線路遭受雷擊時波形

當圖2 是線路遭受雷擊時的波形，正弦電流波遭受雷電的干擾發生了變形，雷電的波頭在幾μs受干擾變形內升到了峰值，此時產生的過電壓幅值極高，當此電壓幅值超過了絕緣子串的沖擊閃絡電壓時將會發生閃絡或擊穿。當圖3雷電經過鉗位保護器后，將雷電高幅值，高陡度的雷電波頭進行了“削波”，“削波”意味著降低了雷電波頭的幅值與陡度。當雷電幅值低于絕緣子閃絡電壓幅值時，絕緣子即不會閃絡。絕緣子不閃絡線路雷擊就會跳閘。

2 110 kV小牽線路雷擊鉗位保護器選點原則

根據歷年來的運行維護經驗及雷電定位系統查詢線路地形、地貌、桿塔的經緯度選擇110 kV線路易擊段、跳閘次數最多的線路安裝。在此次工程應用中重點選擇如下：如圖6 沿著山頂走的線路、線路制高點的桿塔2 邊相絕緣子串處安裝，桿塔接地電阻高于25 Ω以上的選擇A、B、C三相同時安裝鉗位保護器；如圖7所示三跨線路選擇2基桿塔A、B、C三相同時安裝；如圖8所示沿著山坡走的線路選擇了最空曠的邊相上安裝；如圖9 所示沿著山頂爬坡翻山的線路選擇了上到山頂的連續2 基桿塔和從山頂或山脊下山的2 基桿塔邊相上各安裝一支鉗位保護器。

圖6 沿著山頂的線路

圖7 三跨線路（跨河流、跨山谷、跨深澗）

圖8 沿著山坡走的線路

圖9 沿著山頂爬坡翻山的線路

3 安裝方法及示意圖

110 kV 線路雷擊鉗位保護器上端與橫擔固定垂直懸掛，安裝鉗位保護器時，保護器下端的放電環與放電探針的間隙距離須要人工調整450～5000 mm之間。分別為2次、3次、2次、5次、6次、1次、2次等，與歷年來相比小牽線遭受雷擊的跳閘次數從12多次降低為0次，圖11為56#、22#桿塔安裝圖片。

圖10 110 kV線路雷擊鉗位保護器安裝示意圖

圖11 XLQW/110-II型110 kV線路雷擊鉗位保護器安裝

5 加裝線路雷擊鉗位保護器線路概況

2020 年5 月國網安康供電公司在小牽線9#、22#、26#、33#、48#、56#、63#、69#、74#、安裝了9 組XLQW/110-II 型110 kV 線路雷擊鉗位保護器進行了試用，經歷雷雨季節的試運行，其中9#、33#、56#、63#、74#分別成功記錄了雷擊動作次數

6 結束語

綜合上述，雷擊鉗位保護器在線路中最大的優點在于不需要做接地裝置及接地引下線便能鉗住線路過電壓幅值，保護線路絕緣子的擊穿，在陜南山區110 kV線路中應用效果非常明顯，針對山區的線路、巡視交通不便、接地電阻不好處理、發生故障后不容易查找和故障后影響電網運行的線路中，使用110 kV線路雷擊鉗位保護器來減少雷擊跳閘和雷擊炸絕緣子串是行之有效的辦法。