線路避雷器在輸電線路防雷中的應用

湯惠寧

摘 要：在電力系統的建設中，輸電線路是重要的組成部分之一，關系著整個社會的電能供應。但輸電線路常會在日常運行中遭遇雷電災害，進而導致電網事故，嚴重影響著電網的穩定性。隨著線路避雷器在輸電線路中的應用范圍不斷擴大，防雷效果越來越明顯。因此，對線路避雷器在輸電線路防雷中的應用進行了探討。

關鍵詞：線路避雷器；輸電線路；防雷原理；電能供應

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.137

隨著我國電網規模和輸電線路工程的不斷擴大，輸電線路遭遇雷電災害的概率也在不斷增加。據不完全統計，我國每年輸電線路雷電災害損失高達千億元。由于雷電災害，輸電線路頻繁跳閘的現象屢見不鮮。為了減少輸電線路雷電災害的損失，防雷措施必不可少。現階段，在輸電線路工程的建設過程中，應不斷加強對線路避雷器的應用，尤其是在強雷區或強對流天氣頻繁的地區，輸電線路建設更是離不開線路避雷器。

1 線路避雷器的原理分析

1.1 雷電對輸電線路的影響

輸電線路在日常運行中，如果遭遇雷電災害，則容易對電網的安全、穩定運行造成影響。當雷電襲擊輸電桿塔時，一部分雷電會隨著輸電桿塔傳遞能量，對相鄰的輸電桿塔造成影響；另一部分電流會隨著桿塔進入地下，輸電桿塔的接地電阻會呈現暫態電阻的特征。當輸電桿塔遭遇雷電時，塔頂電位會迅速提升，提升值可以用如下公式計算：

Ut=IRd+Ldi/dt. （1）

式（1）中：Ut為塔頂電位的提升值；I為雷電電流值；Rd為輸電桿塔的中級接地電阻值；Ldi和dt為輸電桿塔暫態分量。

當輸電線路遭受雷電襲擊時，輸電線路桿塔頂部的電位值與導線上的感應值之間的差值超過絕緣子串放電電壓值的50%時，雷電作用就容易對輸電線路造成一定的損害，進而對電網的安全性和穩定性造成影響。

1.2 線路避雷器的避雷作用原理分析

在輸電線路的防雷設計中，線路避雷器主要根據輸電線路絕緣子串50%的放電電壓、雷電電流強度、輸電桿塔塔體沖擊接地電阻確定。在一般情況下，50%的放電電壓值是恒定的，而雷電電流強度不是人為可干預的，所以，通過降低塔體接點電阻來實現防雷效果是很困難的。但隨著線路避雷器的發展，其能改變雷電電流的分流情況，從而實現對雷電災害的規避，即當輸電線路遭遇雷電襲擊時，在導線與避雷線的位置通過電磁感應作用，雷電電流會在此發生耦合分量，進而使導線電位值不斷提高，有效避免了絕緣子的閃絡電壓，從而實現對輸電線路的限電保護。

2 線路避雷器的結構類型

隨著線路避雷器在輸電線路防雷中的應用不斷增多，線路避雷器的種類也在不斷增多。按照結構對線路避雷器進行分類，主要分為無間隙線路避雷器和外串間隙線路避雷器。外串間隙線路避雷器又可詳細劃分為絕緣支撐件和純空氣間隙兩種類型，其在輸電線路防雷中都有著廣泛應用，防雷效果十分明顯。

按照線路避雷器外套材料劃分，主要類型有瓷外套、合成外套兩種；按照線路避雷器的電壓等級劃分，配電線路避雷器和輸電線路避雷器是其主要的結構類型；按照功能對線路避雷器進行劃分，可分為主要限制操作避雷器、雷擊過電壓避雷器、兼有限制避雷器三種。在眾多不同類型的線路避雷器中，外串間隙線路避雷器不斷改進著防雷工藝，得到了廣泛應用。在實際使用過程中，這種類型的避雷器與其他線路避雷器相比，能承受更高的電壓，對線路的保護效果也相對較好。在外串間隙線路避雷器的分類中，純空氣間隙避雷器和絕緣支撐件間隙避雷線各有所長，前者結構簡單，具有較高的穩定性，但安裝難度較大，對安裝校準工作有著較高的要求，對安裝質量的要求也較高；后者的優勢在于安裝工藝簡單。

3 線路避雷器在輸電線路中的應用

3.1 線路避雷器的選擇

安裝線路避雷器的主要目的是減少輸電線路的雷電災害和維護電力系統的穩定運行。因此，在選擇避雷器的過程中，應根據輸電線路的實際需求確定類型，確保所選擇的避雷器能在防雷電的過程中發揮最佳效果；在選擇線路避雷器的過程中，要對系統正常運行的標準電壓、暫態過電壓、雷擊密度和絕緣子閃絡等因素進行綜合考慮，從而保證線路避雷器的有效性；為了保證線路避雷器能發揮最佳的防雷效果，應對桿塔接地的質量、有效故障電流和閃絡比例等進行綜合考慮。此外，在各項參數都正常的前提下，還應對線路避雷器的電能吸收能力進行考慮。

3.2 線路避雷器的安裝

在線路避雷器的安裝過程中，安裝位置的選擇對線路防雷效果有著重要的影響。為了保證線路的防雷效果，在安裝過程中，應根據輸電線路的實際要求來確定安裝位置，每個桿塔都應該安裝合適的線路避雷器。在特殊情況下，每相輸線路也應該安裝線路避雷器。但在安裝過程中，不能盲目追求防雷效果，進而不斷增加線路避雷器的數量，而是要兼顧經濟性與實效性，在保證不增加工程成本的前提下實現最佳的防雷效果。在安裝過程中，線路避雷器的安裝數量不能隨意確定，應盡量選擇一相。對于接地電阻較大的線路，可以適當增加相數，選擇二相或三相，從而保證輸電線路的抗雷電能力不斷提高。

在線路避雷器的安裝施工中，具體操作包括3步：①將避雷器通過線路或絕緣子懸掛在輸電線路桿塔上后，開始安裝施工。安裝方式的選擇要根據線路避雷器的質量確定，保證避雷器牢固、穩定地發揮作用。②在線路避雷器的安裝過程中，串聯間隙距離的計算是關鍵。如果在輸電線路上安裝純空氣間隙線路避雷器，其間隙距離要遠遠小于絕緣支撐件間隙線路避雷器。③在線路避雷器的安裝過程中，要對避雷器和絕緣子的距離進行合理控制，避免二者產生橫向放電，影響輸電線路的正常運行。

4 結束語

隨著我國電網規模的不斷擴大，輸電線路遭受雷電災害的概率不斷提高。為了加強輸電線路的防雷電能力，線路避雷器不斷被應用于電網建設中，在防止輸電線路遭遇雷電災害、維護電網安全運行方面發揮著重要作用。在實際工作中，為了保證線路避雷器的避雷效果，除了應做好避雷器的選擇和安裝工作外，還應做好避雷器的養護工作。