過電壓保護器的推廣應用和優化安裝探討

彭元泉 金向軍 吳燕平

（廣東電網公司佛山高明供電局，廣東 佛山 528000）

1 高明區10kV配電線路及設備的耐雷水平分析

目前，高明區10kV線路均按Ⅲ級污區設計，普遍采用兩片XP-7耐張絕緣子作為線路耐張串，直線桿塔瓷橫擔均使用SQ-210型（部分線徑較小的干線或支線使用SC-210型），10kV電纜引上變壓器構架使用ZS-20/8戶外棒形支柱絕緣子，具體見表1：

此外，根據《DL/T620-1997交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》要求，高明區選用的10kV配電設備、開關和電纜附件的耐受電壓水平為：

由表2可以看出，高明區10kV線路的耐雷水平比10kV配電設備、開關和電纜附件的耐雷水平高，薄弱點主要集中在變壓器、開關等設備。目前，高明區普遍采用在設備的兩側安裝交流無間隙金屬氧化物避雷器（架空線路選用YH5WS-17/ 50，電纜線路選用YH5WZ-17/45），引導雷電壓在指定的絕緣薄弱點進行擊穿泄漏，對線路和設備進行有效保護。

2 無間隙金屬氧化物避雷器和過電壓保護器利弊分析

對于中性點不接地系統,發生單相接地故障時,另二相升高到工頻線電壓，且系統可能發生電氣諧振及間隙性弧光接地過電壓，暫態電壓可達18kV左右，這對無間隙避雷器將產生致命作用。10kV無間隙避雷器（閥片是負溫度系數）在超出其最大持續運行電壓（Uc）13.6kV時,閥片溫度升高,等效電阻下降,電流進一步增加，引起溫度持續升高，這是一個強烈的正反饋過程,直到避雷器熱損壞。避雷器在其額定電壓 (Ur)17kV下只能承受10s短時電壓，否則將引起熱擊穿。為進一步降低感應雷危害，高明區試用了過電壓保護器作為線路防閃絡的第一道保護，也將其作為常規避雷器的“前置保護”，起到了較明顯的效果（具體見以下第三點）。過電壓保護器工作特性如下：過電壓保護器是在普通避雷器的基礎上串聯一個放電間隙。在非雷擊時段，由于放電間隙存在，避雷器不再長時間承受工頻電壓或過電壓，對避雷器起保護作用；在雷電過電壓時，由于放電間隙比線路絕緣低而瞬間擊穿建弧，氧化鋅避雷器同時動作，隨著尖峰波的雷電壓降低，避雷器恢復工頻高阻而切斷電弧電流，起到泄漏雷電和隔絕工頻電壓的“泄雷器”作用，使線路不再發生閃絡，很好的保護了運行中的設備。

3 高明區過電壓保護器安裝使用情況及效果評估

2009-2011年起，高明局陸續在線路長度較長、雷害嚴重的13條線路安裝了706套過電壓保護器，放電計數器135套，從目前的使用情況看，過電壓保護器運行情況良好，較大程度地提高了10kV架空線路的防雷水平。過電壓保護器安裝情況統計如表3：

從目前反饋的情況看，過電壓保護器運行情況良好，放電計數器顯示正常。各供電所通過定期現場讀取放電計數器的放電次數，確定線路雷擊次數。以下選取部分典型線路的放電次數進行統計，2010年1月至2012年5月放電計數器累計次數統計如表4：

從以表4中數據統計可見，安裝過電壓保護器以來，各條線路都多次受到雷擊，其中井頭線遭受雷擊次數達348次（部分應為同一次雷擊不同計數器重復計數）。

統計2010年至2012年5月各回線路的雷擊故障跳閘次數可見，在2010年底安裝了過電壓保護器后，線路雷擊故障跳閘次數明顯下降。2010年至2012年5月線路雷擊跳閘次數統計如表4：

從表4數據綜合分析，部分10kV架空線路安裝了過電壓保護器后，線路的防雷水平的到了較大的提高，雷擊故障跳閘率大大降低，過電壓保護器的使用效果得到了有力的驗證。現以更合供電所10kV澤河線為典型例子進行詳細說明：

2010年9月19日，完成了10kV澤河線新裝過電壓保護器100套、計數器20套的配網工程施工。完成安裝后，在9月20日出現臺風天氣，10kV澤河線發生兩起過流保護動作重合成功的事件，在9月29日出現雷陣雨天氣，10kV澤河線又出現了2起過流保護動作重合成功和1起零序報警事件。從新裝的放電計數器上記錄，供電所統計9月20日和29日澤河線遭受雷擊至少90次（部分應為同一次雷擊不同計數器重復計數）。

表1 高明區10kV線路的耐雷水平統計表

表2 高明區10kV配電設備、開關和電纜附件的耐雷水平統計表

表3 高明區過電壓保護器安裝使用情況統計表

在9月29日零序報警事件中可以對比出有否安裝過電壓保護器的線段防雷效果。9月29日21時26分，澤河線因雷擊，零序保護報警，供電所巡視后發現長遠支線＃21桿長遠山莊臺區（專變）B、C相避雷器雷擊燒毀，B相避雷器永久接地。其中，長遠支線＃1－＃7桿屬公用線路，＃7－＃36桿為用戶資產線路。雷擊前，長遠支線只有在屬于公用線路的＃2、＃6桿安裝了過電壓保護器，后段線路未安裝。結果，位于前段的用戶設備及相關避雷器均無雷擊痕跡，位于后段沒有安裝過電壓保護器的線路因耐雷水平不高而擊穿避雷器。

表4 過電壓保護器放電次數統計表

4 過電壓保護器選點安裝指引

4.1 選點安裝原則

4.1.1 過電壓保護器原則上優先在已裝有地網的桿塔、臺變、開關和電纜引上（下）等構架安裝，并單獨使用接地引下線連接到原有地網，不能與原構架接地共用引下線。

4.1.2 選點安裝的優先順序如下：雷害黑點，臺變、開關和電纜等設備構架→耐張鐵塔→直線鐵塔→直線桿（需建地網）。

4.1.3 確定必須安裝過電壓保護器的點后，按照第2點的順序，再按照半徑約300米一組的距離布置下一級安裝點。

4.1.4 按照上述第2、3點要求，對安裝點進行優化，直至所有300米半徑范圍內有且只有一組過電壓保護器（雷害黑點、臺變和構架除外）。

4.2 其它注意事項

4.2.1 重點排查“跨越輸電線路、大河流、大片魚塘水庫”等雷害黑點，所有雷害黑點兩側桿塔必須優先安裝，且可酌情增加安裝密度。

4.2.2 要求所有的公用柱上變壓器構架都要安裝過電壓保護器，開關和電纜引上（下）等構架如具備安裝條件也必須安裝。

4.2.3 如果一個耐張段的兩個耐張塔都安裝，中間線路可以不再安裝（如經評估確實需要安裝的，可優先選擇直線塔進行安裝）；如果耐張塔不具備安裝條件，則優先安裝在靠近耐張塔的直線塔。

4.2.4 耐張塔安裝在跳線瓷橫擔上，如沒有跳線瓷橫擔則不安裝；臺變和開關等構架安裝在10kV線路引下線的第一組瓷橫擔上。

4.2.5 帶電計數器原則上不在變壓器等設備的構架上安裝，只在直線桿塔和耐張塔安裝，干線原則上每6組及以上才設一套計數器，每條支線原則上在靠近末端處安裝一套（支線較短側不需安裝計數器）。

結語

按照《過電壓保護器選點安裝指引》進行選點后，過電壓保護器的安裝基本不需要新制作地網，每組可節約2000多元，如果安裝1000組，將節約二百多萬元，將給企業帶來巨大的經濟效益，同時又規范了安裝，減少地網維護的工作量。

[1]王希，王順超，何金良，曾嶸.10kV配電線路的雷電感應過電壓特性[J].高電壓技術，2011.

[2]杜澍春.中國電力科學研究院高壓所.高壓輸電線路防雷保護的若干問題[Z].