10kV跌落式自動隔離故障避雷器的開發應用

摘 要:本文主要通過對目前10kV架空線路上使用的氧化鋅避雷器進行工藝及結構改進，研發出適用于10kV架空線路的跌落式自動隔離故障避雷器，達到不停電檢修、試驗、更換避雷器及避雷器故障或損壞時自動隔離故障并翻落，易于發現故障的目的。以及該產品的經濟效益和市場前景分析。

關鍵詞:避雷器 脫離器 跌落式 自動隔離故障

中圖分類號:TM923文獻標識碼:A文章編號:1674-098x(2011)12(b)-0042-02

避雷器是一種并聯在電器設備上的保護電器，用來限制過電壓以保護電氣設備。所起作用是線路或設備上人為地制造絕緣薄弱點即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或設備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常運行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態，在過電壓下間隙被擊穿接地，放電降壓起到保護線路或設備絕緣的作用。

我國避雷器產品的發展史，主要經歷了四個時期，即:保護間隙、管式避雷器、閥式避雷器(配電型FS、變電所型FZ)、磁吹閥式避雷器和金屬氧化物避雷器四個階段。其中保護間隙和管式避雷器、閥式避雷器等均被慢慢淘汰。金屬氧化物避雷器具有結構簡單、體積小、通流容量大，保護性能及穩定性好等優點，從而逐步取代傳統閥式避雷器，目前我國高壓領域金屬氧化物避雷器已處于壟斷地位。金屬氧化物避雷器在結構上已由瓷外套氧化物避雷器發展到硅橡膠復合外套氧化物避雷器，硅橡膠復合外套氧化物避雷器與瓷外套氧化物避雷器相比較而言，具有結構緊湊、體積小、通流容量大、重量輕、防爆炸和密封性能好、爬距大、耐污穢、制造工藝簡單等優點，目前已普遍采用。

1 目前10kV架空線路上使用避雷器存在問題和對策

目前所使用硅橡膠復合外套氧化鋅避雷器在技術上已經趨向于成熟，但仍然存在著避雷器出現故障難查找，由于10kV配電線路上安裝了大量的避雷器，且處于10多米高的電桿上，肉眼很難判斷是否出現故障。特別是避雷器被擊穿造成線路單相接地的故障，在故障查找過程中需要線路停電，由運行人員逐基桿塔上桿排查，往往需要很長時間才能查出故障點，查出故障點處理故障時需要開取事故搶修單，做安全措施、執行停送電匯報制度等方能施工，至少需要3人配合施工才能完成，費時費力，用戶停電時間長，線路供電可靠性不高等缺點。

在運行規程中規定，金屬氧化物避雷器在交接時、運行滿3年的、懷疑有缺陷時必須做絕緣電阻測試、直流1mA下電壓及75％該電壓下泄漏電流的測量等試驗項目。目前的試驗方法在對架空線路上的避雷器進行試驗時，必需對線路進行停電，并且需要將固定在支架上的避雷器拆到地面上進行試驗。對架空線路上安裝的避雷器進行例行試驗時，需要大量的停電時間和大量的人力物力，同樣存在費時費力，線路供電可靠性不高的缺點。

鑒于以上兩方面的原因，我們需要研發一種避雷器，能實現以下兩個功能，一是實現桿上安裝的氧化鋅避雷器在出現故障或損壞時自動隔離故障，給運行人員可見、明顯的斷點，易于運行檢修人員發現;二是實現桿上安裝的氧化鋅避雷器在不停電的情況下，易于從桿塔上拆除和拆除后再安裝、并投運。

2 10kV跌落式自動隔離故障避雷器的開發

2.1 自動隔離故障避雷器的實現

在國外，歐美、日本及東南亞等國家的地區電網中普遍使用脫離器來實現避雷器在出現故障或損壞時自動隔離故障的功能。實踐證明，使用脫離器與避雷器串聯使用，當避雷器出現故障或損壞時利用工頻短路電流讓脫離器動作，使脫離器接地端自動與帶電部分脫離，避雷器元件自動翻落，避雷器退出運行，防止事故進一步擴大，造成明顯、可見的斷點，易于運行檢修人員在對線路巡視時及時發現和更換避雷器。

脫離器目前有熱爆式和熱熔式兩種，目前國際上最為通用的為熱爆式脫離器，目前已有不少國內生產廠家制造出與我國電網特點相適合的新型熱爆式脫離器，脫離器與避雷器串聯使用，其技術性能應滿足以下四點:

(1)正常使用條件應與串聯使用的避雷器相同;應具有與避雷器相同的耐受特性;(2)應具有良好的動作安秒特性，適用于我國電網特點;(3)應有適當的機械強度。

2.2 不停電拆、裝避雷器的實現

目前我過電網中普遍使用的10kV跌落式熔斷器正好具備不停電更換、檢測及維修熔體的功能，我們將目前使用的配電型氧化鋅避雷器改裝后安裝在跌落式熔斷器的跌落式機構上，并將機構作適當的改造，就能達到在10kV線路不停電的情況下，借助絕緣拉閘操作桿方便地將避雷器從桿塔上摘除放到地面上，也可以很容易的將新的避雷器通過絕緣拉閘操作桿安裝到跌落支架上，很方便地對避雷器進行檢測、試驗、維修與更換。

2.3 10kV跌落式自動隔離故障氧化鋅避雷器的結構

我們與寧波國創前進電器有限公司共同研發制造出了10kV跌落式自動隔離故障氧化鋅避雷器，其結構如:圖1。

該產品由安裝板固定在線路避雷器支架上，上靜觸頭與線路帶電引流線相連接，下靜觸頭與地線相連接，當避雷器出現故障或損壞時脫離器動作，避雷器元件像跌落熔斷器一樣出現故障自動翻落，運行檢修人員通過手持絕緣拉閘操作桿方便地從跌落支架上取下或者安裝上避雷器。真正實現自動隔離故障，不停電檢修、更換與試驗維護的功能。不但保證了線路的暢通，提高了供電可靠性，而且大大的減少了電力運行維護人員的工作強度和時間，有效緩解當前檢修資源不足與檢修任務繁重的矛盾。該機構絕緣子部分采用硅橡膠復合絕緣新料制成，所有動、靜觸頭均采用銅片，以保證泄流通道的暢通，安裝板等鐵附件均熱鍍鋅防腐。

在電力企業供電可靠性要求很嚴格的情況下，該產品特別適合于10kV架空主干線路上安裝使用和不宜停電的場所如機場、醫院、車站、重要政府結構、消防指揮中心、繁華商業區等供電可靠性高的單位和企業使用。

正常運行狀態下10kV跌落式自動隔離故障氧化鋅避雷器和普通氧化鋅避雷器沒有太大差別，因為該避雷器僅僅是安裝結構上的改變，避雷器性能上未做改變。我們擔心的是安裝機構的復雜化會適當的增加避雷器出現故障的幾率，這種幾率主要決定于生產廠家的產品質量，出現幾率的大小有待我們在運行檢修工作中去檢驗。

3 10kV跌落式自動隔離故障避雷器效益分析

我們假定一條10kV架空線路主桿線路上一組常規避雷器和一組跌落式自避雷器出現故障進行排查、清除故障在工時、供電量方面來對比進行效益分析，主要數據見:表1。

由表1可以看出，常規避雷器在故障查找時間上是跌落式自動隔離故障避雷器的4倍。常規避雷器在更換時由于需要開取事故搶修單，做安全措施、執行停送電匯報制度等，用工人數至少3人及以上;跌落式避雷器更換時因不涉及停電，僅需執行操作票即可，用工人數2人，節省時間至少一半，節省5個工時數。在多供電量方面，跌落式避雷器出現故障自動隔離，不需造成線路停電即可排查、清除故障，以線路最大負荷5000kW計算，可多供電量10000kW·h。再考累到10kV配網上數量眾多的避雷器3年一次例行試驗和常規試驗，跌落式自動隔離故障避雷器的安裝使用將帶來巨大的經濟效益，提高了線路的供電可靠性，非常值得推廣使用。

4 結語

10kV跌落式自動隔離故障氧化鋅避雷器真正實現自動隔離故障，不停電檢修、更換與試驗維護的功能，經濟效益可觀，供電可靠性高，是一種理想的揚長避短的電力防護產品，結合我國配電網情況可在10kV架空配電線路上大力推廣使用。

參考文獻

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