避雷器在输电线路防雷中的有效应用

【摘 要】 输电线路通常直接暴露在外界环境中，而一旦发生雷电天气会对输电线路造成很大的危害，如造成输电电压发生波动等现象，严重时可能会烧坏电线，从而影响电力系统向用户正常供电，轻则对居民日常生活造成不便，重则可能使企业、人民和国家产生巨大的经济损失，甚至造成人员伤亡。因此，在电线路上安装避雷器是利国利民的一件大事，应该得到充分的重视。

【关键词】 避雷器 输电线路 利国利民

近年来，由于雷击而造成输电线路发生故障的例子不断增多，雷击破坏成为影响输电线路安全运行的重要原因，为了减少输电线路的雷击故障，减少输电线路故障对用户生产生活造成的不便，应该积极采取各种措施。

1 线路避雷器防雷原理

线路避雷器由避雷器本体和串连空气间隙结构组合而成。系统运行的电压极少通过避雷器本体，所以即便长期运行也不会出现老化等问题，当避雷器无法正常工作时，也能够保证输电线路正常运行。串连空气间隙主要包括纯空气串联间隙和由合成绝缘子支撑的串联空气间隙两种。即使空气间隙发生故障也不会对纯空气间隙造成太大影响，但是在进行避雷器的安装工作时需要对塔杆上的间隙距离进行调整，这就造成其在安装时要求更高。由于绝缘子可以决定间隙距离，因此，绝缘子间隙的安装相对简单，但是支撑间隙的绝缘子同时也需要承受较高的系统电压。

当雷电电击塔杆时，电流通过塔杆和避雷线流入大地，塔杆顶端电位与导线电位之间的差值如果高于绝缘子串50%放电电压将会使塔顶与导线之间产生闪络。输电线路的抗电能力主要受包括绝缘子串50%放电电压、接地电阻、架空避雷线和雷电流强度等因素的影响，可以人为控制的对象只有架空避雷线和接地电阻。因此，要提高输电线路的抗雷能力通常采用降低接地电阻和安装线路避雷器的方法。如果不采用安装线路避雷器的方法而实现输电线路抗雷，主要通过降低塔体的接地电阻的方法。但是在某些地方采用降低接地电阻来提高数输电线路耐雷水平的方法行不通，如山区或者其他地区的土壤有着很高的电阻率，这就导致很难降低接地电阻，容易使输电线路遭受雷击后出现跳闸现象。

当输电线路安装避雷器后，在其遭受雷击后，将有一部分雷电流经由避雷线传入相邻的塔杆，一部分经过塔体被导入地下，如果雷电流过大而超过一定的限度就会使避雷器自动加入分流。避雷器内残存的电压不会超过50%，因此，即便雷击电流不断加大，也不会造成残留的电压过大而引发闪络。安装线路避雷线后，如果输电线路经受雷击，线路避雷器能将一部分电流输送到相邻塔杆，雷电流在经过避雷线和导线时受电磁感应的作用产生耦合分量，造成导线电位升高，使塔杆顶端电位与导线电位之间的差值低绝缘子串50%放电电压避免发生产生闪络现象，从而达到有效的防雷效果。

降低塔体接地电阻的方式是用于输电线路防雷的传统方法，但是这种方法受到地形的限制，在平原地区比较容易实现，但是山区或者其他地区的土壤有着很高的电阻率，在工频状态下接地电阻会出现下降现象，在遭受雷击时，会使塔顶电位升高，从而造成塔体与绝缘子串闪络更容易发生，导致线路的耐雷水平下降。

2 避雷器的怎样进行选点

根据以往经验可知，线路容易遭受雷击的地点往往相对集中，可以将此类地区称为选择性雷击区或者易击区。为了实现线路的有效防雷，可以在铺设线路时避开易击区或选择性雷击区，如果实在无法避开，则应该采取相应的保护性措施。容易遭受雷击的地区主要由以下几类：山区风口或者顺风的峡谷等地方，通常称之为雷暴走廊；山丘盆地或者周边环境比较潮湿的地方，如湖泊、水库、湿地等地；土壤电阻率容易发生突变的地方以及岩石与土壤、山坡与稻田的交界地带；山顶向阳的地带也容易遭受雷击。因此为了增强线路的抗雷能力，应将避雷器安装在线路的易击地段，在进行避雷器安装时需要结合该地区的线路跳闸状况和线路所经过的地形进行综合考虑，充分提高线路的抗雷能力。

3 避雷器的选择以及参数的确定

输电线路正常输电对于方便居民日常生活、企业大规模生产和其他机构进行正常的生产活动具有非常重要的意义，而避雷器对于保证输电线路正常运行具有重要作用，因此，必须选择能够适合输电线路的避雷器。

3.1 选择避雷器

选择复合绝缘套氧化锌避雷器。常规的避雷器主要为瓷外套，而且具有比较笨重、不易安装的缺点在使用起来具有一定的局限性。如果不慎发生爆炸，爆炸产生的碎片很可能对附近的绝缘子产生威胁，影响其正常运行。复合绝缘套氧化锌避雷器正好填补了这一不足，它运行起来更加安全、而且使用不受线路的限制。选择外部带间隙的复合绝缘氧化锌避雷器。复合绝缘氧化锌避雷器主要被悬挂在线路塔杆上，具体可分为两种：外部带间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器、外部不带间隙的复合绝缘套氧化锌避雷器。其中，外部带间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器能够在线路正常运行的情况下隔离电网运行电压，免与避雷器受电压的影响，即便避雷器受到损坏仍然可以确保输电线路正常运行。

3.2 避雷器参数的选择

避雷器需长期在电压下运行，输电线路在外界环境中运行的条件较变电站内的运行条件更为复杂，为了确保避雷器能够正常运行，应该提高外部带间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器的电压，由110Kv变为120Kv，将持续运行的电压由75Kv提高为90Kv，将直流电压由1mA提高到160Kv。由于避雷器通常安装在容易遭受雷击的地区，其被雷击的几率相对更大，应将避雷器的强电流耐受由60kA提高到110kA。避雷器需长期悬挂在线路上并同时承担电压的作用，因而对避雷器进行施加拉力的实验就显得很有必要。轴向分别施加550千克和700千克的拉力静态机械负荷，在此状态下施加1.0倍的电位值进行局部放电的测量。试验显示，当轴向机械负荷加到额定破坏负荷时，局部不会出现放电现象，避雷针任然能够保持稳定的机电性能。

3.3 避雷器的安装应用

为了避免雷击和操作过电造成绝缘子闪络而发生断电现象，需要安装避雷器，为了保证避雷器能够发挥最佳作用，在对其进行安装时应该结合实际选择安装位置。

避雷器与绝缘子之间应保持适当的距离。线路避雷器电容量大而电阻小，串联间隙恰恰相反，电容量小电阻大。线路正常运行的情况下，避雷器承担的电压相对较小，因此可以将线路避雷器的下端电位视为零。线路绝缘子的下端为高电位，若进行避雷器安装时过分靠近绝缘子会造成绝缘子下端对避雷器下端发生不正常的放电等严重后果。为了保证输电线路能够正常运行，两者之间的最小距离应该保证串联间隙的放电电压略高于绝缘子下端对避雷器的放电电压。

在对避雷器进行设计的过程中虽然已经将其抗拉能力考虑在内，为了防止意外发生，应该避免将导线上的负荷转移到线路避雷器上，避雷器悬挂在输电线上很容易受风力的影响，为了确保其正常工作，应该保持其间隙距离不变。

如果在雷击率较高的地区安装避雷器，所有杆塔三线导线都应该加装线路避雷器，这样做虽然降低了跳闸风险，但是却增加了投资。为了解决这一矛盾，可以采用线路避雷器，在对其进行安装时，应该不同塔杆的接地电阻和塔杆的差距考虑在内，这样便能够有效降低线路的跳闸率。在进行线路避雷器安装时，尽可能避免水平安装的方式而采用顺应塔杆单独铺设接地线。

在制定线路避雷器的维护办法时，应该考虑到以下几个方面：（1）即便线路避雷器发生故障在很大程度上并不一定会造成严重后果，酿成重大事故；（2）串联间隙能够有效降低故障发生的几率；（3）传统的维修方式成本过高，可以按照状态检修理论，对维修策略进行一定的简化。

4 结语

输电线路正常输电对于方便居民日常生活、企业大规模生产和其他机构生产活动的正常进行都具有重要意义，而避雷器对能够保证输电线路正常运行必须选择能够适合输电线路的避雷器，在降低经济成本的前提下不断提高输电线路运行的安全性。

参考文献：

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