線路氧化鋅避雷器應用中注意的幾個問題

陳希明，馬永增，丁一蜚

（金華電業局，浙江 金華 321001）

實際運行經驗表明，架空線路故障的一半以上是由雷擊引起，在各種防雷措施中應用避雷器防雷已被證明是有效措施之一。自2002年開始在220 kV新杭2231線試裝線路避雷器以來，金華電網110～500 kV線路已有1 000多個線路避雷器投入運行，取得了很好的防雷效果，大大降低了線路的雷擊跳閘率。通過對線路避雷器安裝、運行情況的分析，得出在應用線路避雷器中應注意的幾個問題。

1 避雷器的結構選擇

線路避雷器分無間隙型和帶外串間隙型，無間隙型有帶脫離器和不帶脫離器之分，外串間隙型又分絕緣子間隙和純空氣間隙兩種。

1.1 無間隙型線路避雷器

無間隙型線路避雷器的閥片長期承受系統電壓，如工藝不良或荷電率較高時避雷器存在老化的趨勢，盡管可以適當提高額定電壓（要提高制造成本），但在操作過電壓下仍會頻繁動作，因此在線路上采用無間隙型線路避雷器無論自身穩定性，還是制造成本都不占優勢；存在的另一個缺點就是在避雷器發生故障時，將影響線路的正常供電且故障點查找困難。

由于外串間隙型線路避雷器的保護水平、陡波特性與變電所設備的絕緣水平不能相匹配，故可選用無間隙型線路避雷器直接掛在線路終端桿上，以保護熱備用線路以及電纜出線線路，為故障點查找的方便，可以選用帶脫離裝置的避雷器，如圖1所示。

圖1 帶脫離裝置的避雷器

脫離裝置是避雷器本體所附帶的一種自我保護裝置。當避雷器承受系統的雷電過電壓和操作過電壓而釋放能量時，脫離裝置不會動作；當避雷器承受外力及周邊環境溫度變化等綜合作用時，脫離裝置也不會動作，即在正常運行時，脫離裝置不影響避雷器的工作，而當避雷器損壞時，脫離裝置迅速動作，使避雷器退出運行，而不影響系統正常供電。

1.2 外串間隙型線路避雷器

外串間隙型線路避雷器在結構上分為本體和外串間隙兩部分，本體基本上不承受電壓，不必擔心其老化問題，只要間隙之間絕緣完好，即使本體損壞，也不影響線路正常供電，故維護工作量很小。

外串絕緣支撐的避雷器間隙距離已由絕緣子固定，安裝較容易，放電電壓較穩定。但由于絕緣子承擔著較高的系統電壓（90%左右），與普通的合成絕緣子一樣，有一定的故障率，曾經有支撐間隙發生擊穿的情況，且表面積污后，泄漏電流較大，加上間隙距離出廠時已確定，安裝時不能再作調整，難以適應現場桿塔情況的變化，只適用于耐張桿塔及一些桿塔參數不確定的桿塔。

純空氣間隙的避雷器優點是在污穢和淋雨狀態下，間隙的放電電壓改變不大，不必擔憂空氣間隙發生故障，且不必監測避雷器泄漏電流，安裝后基本上沒有什么維護工作量，一般也不需要進行年度檢修。避雷器本體的故障表現在其復合外套有爆破和燒黑的痕跡，這可以通過巡線來發現。避雷器本體由于平時不帶電，不存在老化問題，只有在間隙導通的瞬間才工作，因此損壞的幾率很小。即使在避雷器本體發生故障時，也不影響線路運行。純空氣間隙避雷器不足之處是安裝時需在桿塔上調整間隙距離，金華電業局除少數耐張塔選用絕緣子間隙結構外，其他都用純空氣間隙結構，如圖2所示。

2 線路避雷器額定電壓的選擇

避雷器額定電壓是施加在避雷器上的最大允許工頻電壓有效值，是表明避雷器運行特性的一個重要參數，但不等于系統標稱電壓。對同一系統電壓，其額定電壓有多種，見表1[1]。

圖2 純空氣間隙的避雷器

表1 帶串聯間隙的避雷器額定電壓（有效值） kV

避雷器額定電壓的選擇通常按線路單相接地并按甩負荷條件下健全相的最高暫態過電壓選擇。對110～220 kV系統，其額定電壓一般可按1.4倍最大相電壓選取，如為了取得絕緣更大的保護裕度，選擇較低一級額定電壓的避雷器時，宜對工頻電壓耐受特性校核。避雷器的額定電壓選擇較高時，U1mA也較高，有利于切斷工頻續流。同時在操作過電壓作用時，流過避雷器的電流將大大減少，有利于延長使用壽命，可以提高運行的可靠性。但避雷器的額定電壓增高，殘壓也相應增高，在同樣的絕緣水平下，保護裕度會降低。

避雷器額定電壓選擇的一般原則是在滿足保護絕緣的配合系數條件下，避雷器的額定電壓可選得高一些。具體選擇時，如果線路絕緣子串的外絕緣按正常配置，考慮到零值絕緣子的因素，避雷器的額定電壓可按中間值配置，如果調爬后絕緣子串的外絕緣得到加強，避雷器的額定電壓可相應取得高一些。

3 線路避雷器的空氣間隙大小

串聯間隙的主要目的就是使避雷器本體與系統電壓隔離，間隙距離的確定需滿足3個條件：

（1）雷電沖擊下間隙應可靠動作，保證被保護絕緣子串免于雷擊閃絡，為此，需把間隙距離選擇小一些，使串聯間隙和絕緣子串在雷電沖擊下有較大的配合裕度。

（2）能夠可靠耐受工頻過電壓和部分操作過電壓。

（3）對于純空氣間隙，要求導線風偏不改變或不明顯改變間隙的放電特性。

根據以上要求，各避雷器生產廠家在線路按照正常絕緣配置（110 kV 7片X-4.5，220 kV 13片X-4.5）情況下，經過試驗確定的110 kV避雷器間隙距離為45～50±5 cm；220 kV避雷器間隙距離為 85～90±5 cm。

某220 kV線路絕緣配置了13片玻璃鋼絕緣子，避雷器空氣間隙距離為97 cm和104 cm時，曾發生絕緣子雷擊閃絡事件。因此，考慮到可能存在的零值絕緣子，在線路絕緣正常配置時，為確保雷電沖擊下間隙可靠動作，建議110 kV避雷器的間隙距離為45±5 cm；220 kV避雷器的間隙距離為85±5 cm。此時，在較嚴重的操作過電壓下，避雷器可能會動作，但流過避雷器的電流一般不超過200 A，大大小于避雷器的2 ms方波耐受能力600 A，且采用重燃次數較少的空氣開關時，超過2.6倍的過電壓出現概率為0.73%。加上兩側變電所內都裝有避雷器，而線路上裝設的多只避雷器一般只有1只避雷器會動作，因此，操作過電壓對線路避雷器的壽命影響不大。如果線路絕緣已經加強（如110 kV 8片X-4.5，220 kV 14片X-4.5），避雷器間隙距離可適當偏大，這樣，在操作過電壓下線路避雷器可能不動作或動作次數大大減少。

4 線路避雷器的安裝地點選擇

對雷害嚴重的線路采取一般的治理措施，如降低桿塔接地電阻，減小避雷線屏蔽角，提高線路絕緣水平，雙回輸電線路采用不平衡絕緣等。防雷效果不理想；或有些情況一般避雷措施無法實施，如土壤電阻率比較大、地形地貌比較復雜；或經過技術經濟比較后使用線路避雷器性價比高的，建議在輸電線路上加裝線路避雷器。線路避雷器的安裝選點一般應遵循以下原則：

（1）通過對歷年來雷擊跳閘記錄的統計分析，結合運用雷擊定位系統，確定線路的多雷區及易擊點。

（2）對多雷區及易擊點桿塔的地形地貌、絕緣配置、接地電阻等進行綜合分析，確定易擊桿塔受雷擊的原因是反擊還是繞擊。

（3）如屬繞擊，可僅在易繞擊相或兩邊相安裝避雷器，桿塔接地電阻高時還應進行降阻；如因反擊引起，則應三相均安裝線路避雷器，并應提高相鄰桿塔的耐雷水平。

5 線路避雷器安裝及運行中注意事項

5.1 安裝注意事項

（1）安裝前應對避雷器本體進行直流1 mA參考電壓試驗、直流泄漏電流試驗、絕緣電阻的測試，檢查復合外套外觀沒有缺膠及破損現象。

（2）線路避雷器的復合外套和記數器的玻璃屏蔽罩均為易破易碎品，在運輸和安裝過程中要做好保護措施以免損壞。

（3）線路型避雷器不能作為懸式絕緣子承受導線張力，應注意只讓避雷器承受自身的重力。

（4）線路避雷器和計數器之間的連接導線不能繞在塔身上，連接導線長度一般不能超過15 m，以免產生感應電流使計數器誤動作。

（5）動作計數器安裝時應注意刻度表面朝下45°，并轉到適合的方向以便于地面人員用望遠鏡觀察讀數。

（6）避雷器安裝時應注意避雷器的間隙及本體與桿塔或絕緣子串之間的最小空氣間隔距離，尤其是脫離器動作后的安全距離應滿足以下要求：110 kV，220 kV，500 kV架空線路最小空氣間隔距離分別為100 cm，190 cm，370 cm。

5.2 運行中的注意事項

（1）避雷器運行維護應結合線路檢修進行，運行維護工作包括：避雷器本體外觀目測；串聯間隙、上下電極測量和檢查；高壓電極和接地端連線檢查；記錄計數器動作次數；檢查在線或離線監測裝置。

（2）在日常巡視中要注意觀察避雷器復合外套有無爆破和燒黑的痕跡、脫離器有沒有掉落，如有這類情況出現，避雷器有可能已經損壞。

[1]JB/T 10497-2005交流輸電線路用復合外套有串聯間隙金屬氧化物避雷器[S].北京：中國電力出版社，2005.

[2]解廣闊.電力系統過電壓[S].北京：中國水利出版社，1997.