架空绝缘线路过电压保护技术的应用

摘 要 配电网的架空绝缘线路很容易发生雷击灾害事故，导致导线的短线，为配电安全和持续供电带来安全威胁。国内外对于预防雷击断线已经高度的重视，并研究出一系列防雷的技术措施。本文对架空绝缘线防雷技术进行较为深入的研究和比较，对国内常用过电压保护措施中的保护间隙和避雷器的采用进行分析，并提出了一种线路过电压保护器技术。经试验验证，线路过电压保护器可靠性好，实际应用价值高。

关键词 架空绝缘线路；过电压；保护

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）104-0171-02

我国配电网线路的架设多数使用的是架空绝缘电缆，因为其绝缘性能相对来说较低，当有雷击发生时，很容易造成导线的断线，造成电网的雷击灾害事故发生，为配电线路的安全和持续运行带来严重的威胁。雷电在架空绝缘线路上的过电压闪络电流具有时间短、强度大的特点，通常只会对绝缘层造成穿孔性的破坏，对导线不会产生断线的作用。但是雷电在同一电杆的两相与三相间闪络会引起强大的工频续流产生，导致在架空绝缘线路表面绝缘层滑动的电弧能量剧增，在断路器开始响应之前高温弧根会将导线烧断，以致雷击断路事故产生。本文通过对现有的常用防雷击保护技术的实际运行效果的分析和评价，在现有保护技术的基础上进行优化，本文提出了一种适用于架空绝缘线路过电压保护的装置，经试验研究具有良好的保护效果，使用可靠性高，具有很高的实际应用价值。

1 过电压保护措施分析

雷电过电压是指在电气设备或者电网配送的线路上遭受雷云放电而产生的过电压。对于雷电过电压通常可分为两种类型，即直击雷过电压和感应雷过电压。在城市配电线路的雷击事故中以受感应雷过电压导致的雷害事故较多。国内外针对类型不同的雷电过电压导致的事故，研究不同的防雷击保护措施，其中以保护间隙和使用避雷器为常见保护措施。

1.1 保护间隙

保护间隙是灭弧装置中最简单的一种，也是最普通的过电压保护措施。此种方法将电弧的长度加大，使电压无法满足电弧的持续燃烧，从而达到灭弧的效果。但是此种方法也存在一定的缺陷：首先，如果接地系统的中性点不是直接接地的，一相保护间隙在进行响应动作的过程中，被断开的电流为较小的电容电流，间隙介质在电弧中的电流过零的时候，其绝缘强度远高于其恢复电压，从而使得电压不能支持电弧的燃烧达到自行灭弧的目的。但是如果系统的中性点是直接接地的，或者闪络发生在二相和三相上，此时在保护间隙中经过的电流中存在工频续流，间隙介质的绝缘强度小于恢复电压，这就会导致电弧重新开始燃烧。要达到灭弧的目的，就需要配合使用自动重合闸将电弧切断。其次，保护间隙的电源会对电网的供电质量产生干扰作用，尤其在间隙放电的过程中，会产生严重的截波，对于存在绕组的电气设备来说，会给其带来重大不利影响，严重威胁设备的安全。随着过电压保护技术的发展，保护间隙的方法逐渐被其它更安全有效的方法所取代。

1.2 氧化锌避雷器

避雷器绝缘保护水平的高低取决于电压经过避雷器后的残余电压。氧化锌避雷器是避雷器中的典型代表。对于氧化锌避雷器来说，受到5 kA的雷电电流的冲击时，其残余电压在45kV以下，操作电流的冲击时残余电压在30 kV以下，陡波电流冲击的残余电压在52 kV以下。这样的残余电压无论是对于架空绝缘线还是其它在电网系统中的设备来说都具有很高的安全性。国家对于无间隙氧化锌避雷器应用在配电系统中的雷电过电压和操作过电压时，要保证其能够持续平稳的运行，对其额定电压和运行电压值都有相关的标准规定。从保护性能来看，符合国家相关标准的氧化锌避雷器性能表现良好，过电压保护安全有效。但是这种氧化锌避雷器的成本造价较高，如果在架空绝缘线路中大量的使用，需要大量的资金投入，从经济角度来看成本较高，不易于大范围的实行，实现困难。

1.3 线路过电压保护器

以上两种保护措施都有其各自的优点，保护间隙使用简单易行、成本经济，氧化锌避雷器具有良好的保护性能。本文将以上两种保护措施的优点加以综合，在此基础上进行完善，提出一种线路过电压保护器，应用于架空绝缘线路上，起到线路过电压保护的作用。线路过电压保护器结构简单，其主要组成部件为非线性电阻限流元件。将限流元件在放电间隙中串联，在限流绝缘子上装置。

当工频续流在线路过电压保护器流过时，限流元件所具有的非线性特征能够使工频续流的波形从正弦波形向尖顶波转变，其过零前的电流值能够在一段较长的时间内都保持在较小受限流元件残余电压的作用，电弧不能继续燃烧而熄灭。线路过电压保护器中串联状态的保护间隙对电压起到保护隔离的作用，使在受到较高电压冲击下的限流元件保持完好。

2 防雷击效果评价

对本文提出的线路过电压保护器的整体及其限流元件通过试验对其使用效果进行评价，对其进行放电冲击的试验，线路过电压保护器的放电电压波形表现平坦，远远优于保护间隙的保护性能。限流元件所具有的非线性残压特性，使得工频续流能够在很短的时间内被保护器所截断，使保护绝缘子和架空绝缘线路得以保持完好。另外，使用的间隙串联的设计使保护器在过电压较高的情况下正常运行，没有漏流和损坏的情况出现。如果有保护器损坏的意外情况发生，串联间隙所具有的绝缘性能也能够为架空绝缘线路的正常运行起到二次保护的作用。线路过电压保护器结构简单，安装起来非常方便。

3 结论

线路过电压保护器的各项技术参数符合架空绝缘线路过电压保护的标准和要求，其保护性能表现良好，保护电压波形的平坦，保护效果稳定可靠。而且其成本投入较低，安装和维护简单易行，对接地的要求没有严格的限制，具有很强的实用性，具有非常广阔的应用前景。

参考文献

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[2]罗俊华.35kV及以下架空绝缘电缆过电压保护技术[J].高电压技术，2012，26（3）：40-43.