配電線路上的并聯過電壓保護裝置

張　舒

（西山煤電（集團）有限責任公司機電廠，山西　太原　030024）

引言

雷擊時產生雷電過電壓，線路絕緣子表面上會流過雷電流和雷電流之后的工頻續流，從而使線路絕緣子遭到損傷，而且因為絕緣子表面污穢很厲害，電場也會受畸變的影響，導致雷電建弧率提升，嚴重程度過大的話就會完全破壞絕緣子。于是一種簡單且可靠的實用防雷技術出現，把一對鍍銅可調球型間隙并聯在線路絕緣子串兩頭，讓這個間隙的沖擊放電電壓比絕緣子遭雷擊時的放電電壓略低，這樣，在發生雷擊線路時，并聯間隙引弧角把電弧引到間隙的位置，這樣電弧就沒有辦法灼傷絕緣子串了。而且在雷電擊穿時，間隙擊穿它屬于純空氣擊穿的一種，會受風力、電動力的因素影響，電弧被引弧角引來，并被拉長，這樣便于電弧熄滅，降低雷擊建弧率。同時，由于純空氣間隙去游離強，線路在跳閘之后，間隙絕緣立刻復原，增加重合閘重合成功率，所以這一技術既能有效保護絕緣子，延長其壽命，還能提高線路重合閘成功率。

1　裝置構成

過電壓保護裝置就是由球型電極、和球型電極的并聯間隙組成的。過電壓保護裝置因為絕緣子種類的不同可以分為瓷和玻璃絕緣子用并聯間隙保護裝置和復合絕緣子用并聯間隙保護裝置兩種[1]。

裝置由上固定金具、下固定金具、接地球形電極、可調固定支架和導線球形電極等要素構成。在導線上固定上固定金具，并支承接線球型電極，用固定線夾把接線球型電極和導線連接，再用可調固定支架把下接地球型電極支承在線路橫擔上，保持接地，通過下間隙的調整螺絲，對上間隙和下間隙中間的間隙調整大小，然后使它的間隙的放電電壓，低于絕緣子雷電擊穿電壓，使絕緣子和線路得到有效保護。

2　技術參數

2.1　采用標準

GB191包裝儲運圖示標志、GB311.1高壓輸變電設備的絕緣配合、GB775.3絕緣子試驗方法、GB/T2900.19電工名詞術語高電壓試驗技術和絕緣配合、GB/T16927.1高電壓試驗技術。

2.2　裝置性能滿足

100 kA雷電流流過球型間隙不燒熔；裝置使用壽命20年；在裝置的壽命期內無明顯的銹蝕現象。

2.3　適用場所

海拔高度≤2 000m；履冰厚度≤30mm；抗震能力為7度以下地區；安裝位置為戶內或戶外；環境溫度為-25～+45℃；日照強度為0.1W/cm2；最大風速為35m/s。

3　裝置功能及應用

1）應用到雷擊多發線路防止雷電打壞線路絕緣子，降低電線路雷害事故。配電線路在遭受雷擊時，為了讓絕緣子的沿面免受閃絡且不會被打壞，可將絕緣子的兩頭并聯上FLJ保護間隙，通過調整間隙的雷電全波沖擊動作值，讓其沖擊動作值比絕緣子的雷電沖擊閃絡電壓低5%左右，雷擊時，間隙把雷電電流泄入大地，從而保護了絕緣子。所以，用球型間隙保護線路，便于接地電弧熄滅，恢復線路正常，因為間隙擊穿屬于純空氣間隙擊穿，受電動力、風力和空氣的去游離影響，它的熄弧能力比絕緣子的沿面熄弧能力強，再配合合理的中性點接地方式和其他防雷措施，能大大提高可靠性。

2）對線路特殊進線段設置保護，用來預防雷電侵入波對設備的危害。在雷電多發區，因為雷擊造成變電所里主要電氣設備損壞，而且這樣的事故頻繁發生所造成的影響很大。變電所電氣設備和線路在絕緣的配合上有著問題，現在絕大多數的線路為了降低雷擊閃絡率，采取的方法是把配電線路上的絕緣水平提高，比如在10 kV的線路上多數選擇P-20或者SC210支柱式的絕緣子，P-20和SC210絕緣子的雷擊放電電壓的50%分別為182.58 kV和255.73 kV，但變壓器在10 kV雷擊耐壓值是75 kV，如若近區線路受到雷擊，而避雷器的承受能力低于雷電波的陡度與幅值，盡管避雷器會發生動作，但是雷電過電壓得不到明顯的衰減和泄放，變壓器本身承受的雷電沖擊電壓會超出其雷電沖擊耐受值，從而打壞變壓器。通過采用配電型可調過電壓保護間隙去解決問題。先要對配電線路進變電所的前10級桿塔安裝特殊的進線段保護，在讓可調式保護間隙的保護和絕緣子雷電沖擊動作值相互配合在6～10級的桿塔上，使間隙雷擊動作值比絕緣子的雷電沖擊值低5%左右，從而使絕緣子在雷擊時不被打壞，而從第5級桿塔開始，一級一級地降低可調式保護間隙的雷電沖擊動作值到終端桿，再配合變電所主設備的防雷措施，從而使變電所主設備免受線路侵入的雷電波危害。

3）防止絕緣導線斷線。絕緣導線之所以會雷擊斷線，其主要原因是在雷擊的時候，雷擊把絕緣子附近的絕緣層擊穿出一個孔，雷電流和工頻續流通過這個空對地流過，因為電弧弧根固定，裸露的導線在風力和電動力的作用下移動，在被擊穿的點燃燒，弧根溫度能達到幾千度，由于有絕緣層，導致散熱滿，故高溫使導線燒熔，而且該處又在剪切疲勞處，從而導致雷擊斷線事故發生。為了防止事故發生，在絕緣導線的絕緣子旁邊并聯上過電壓保護間隙，并把間隙動作電圧降低到絕緣子雷電沖擊放電電壓的10%，這時候雷電的沖擊電弧與工頻電弧在間隙的電極間作用，能使絕緣導線避免擊穿，不會有著弧點出現，也不會燒斷固定的電弧弧根，能有效防止雷擊斷線事故的發生。

4）提高線路重合閘重合成功率。配電線路發生雷擊時，雷電電流和之后的工頻續流會把絕緣子沿面損傷或打炸，造成重合閘失敗。但是如果雷擊使兩相球間隙擊穿，因為空氣的去游離強，相間短路、線路跳閘后間隙間的絕緣強度能迅速恢復，便于重合閘重合成果，所以采用間隙保護對提高配電線路重合閘成功率幫助很大。

5）保護合成絕緣子。因為電位分布不均，硅橡膠合成絕緣子易遭雷擊閃絡，鋁制金具由于受到雷電流、工頻續流的作用，出現燒熔和噴鋁的現象，使得絕緣子在表面形成一層鋁膜，使它永久被破壞。在合成絕緣子并聯FLJ保護間隙后，正常運行時裝置具有均勻工頻電場的作用，線路發生雷擊時，在絕緣子串的兩端有雷電的過電壓，而保護間隙的雷電沖擊放電電壓低于絕緣子串的放電電壓，所以首先放電的是保護間隙，它形成的放電通道把沖擊電弧與持續的工頻電弧引走，使得合成絕緣子不被電弧灼燒而受到損壞。

4　裝置的應用注意事項

1）先明確裝置所用場所，尤其是線路絕緣子的型號，拿三組絕緣子在試驗室試驗，在雷電全波沖擊的情況下，明確它的50%雷電沖擊放電電壓。

2）若是絕緣導線，用一段絕緣導線與絕緣子組合，然后再做雷電全波沖擊試驗，明確該組合后的50%雷電沖擊放電電壓。

3）把過電壓保護裝置并上后，做雷電全波沖擊試驗，通過調整間隙的大小，使它的50%雷電沖擊放電電壓達到安裝使用要求。

4）在線路上安裝裝置時，要對桿塔接地，且其電阻要低于30Ω。如果桿塔本身的接地滿足要去，也可以不另外再接地，但是裝置的接地要和桿塔的內筋相互連接。

5　同類技術對比

1）在發生雷電時，間隙動作能把雷電過電壓泄入大地，所以這個裝置能非常有效地對配電線路上的絕緣子與設備進行保護，不被雷電損壞，也能把裝置用在變電所的出線側，來阻止雷電侵入波線對配電設備的危害。

2）雷電所產生的工頻電弧、沖擊電弧作用間隙的電極間，就能讓絕緣導線不會被雷電所擊穿，也就不能產生著弧點，也能讓電弧弧根固定而不被燒斷，極大地預防了絕緣導線被雷擊斷線的情況發生。

3）如果在配電線路上遭受了雷擊，出現單相接地情況，單相接地的電弧是在球型電極間作用，原因是間隙動作電壓比絕緣子的擊穿電壓小，這是純空氣間隙會因為空氣的電動力、去游離與風力使得熄弧的能力比絕緣子沿面強，故球型間隙保護會使單相接地電弧熄滅，從而使配電網恢復到正常。

4）假如發生雷擊，使兩相球的間隙擊穿，造成相間的短路，使線路發生跳閘，間隙間電弧熄滅，因為空氣去游離能力強，間隙間的絕緣強度迅速復原，能提高線路重合閘的成功率。而如果絕緣子發生相間閃絡，就會有可能因為雷電流或者工頻續流的作用使絕緣子表面損害或者打炸，造成重合閘的失敗，所以采用這種方式能提高配電線路雷擊后的重合閘成功率。

5）裝置結構簡潔便于巡視檢查，基本不需維護。

[1]李景祿.配電網頻發故障的原因分析及整改措施[J].高壓電技術，1995，21（1）：37-39.