浅析线路型避雷器在输电线路防雷中的应用

【摘 要】介绍线路型避雷器防雷的原理，将线路避雷器安装在输电线路的易击段，可以提高线路的耐雷水平，对现有我局挂网的35kV线路避雷器进行了跟踪统计，对线路避雷器的防雷效果进行分析评估。

【关键词】输电线路；杆塔；线路避雷器；雷击跳闸

前言

宁德地区地处洞宫山脉南麓，鹫峰山脉东侧，东面濒临太平洋，中北和中南部又有呈北东―南西、西北―东南走向的太姥山和天湖山两条山脉，构成沿海多山地形。区内地貌虽以山地丘陵为主，其间杂有山间盆地，但山岭起伏，地表深切，高差悬殊。以宁德市为例，市区西侧相距仅一公里的高山如平地突兀，高达1000米的山峰如一座直立险峻的高墙挡在西面。类似的地貌因素给当地的防雷措施的实施增加了很大难度，或造成屏蔽失效，或因土壤因素造成耐雷水平低下，耐雷水平不足等问题。

一、线路避雷器防雷的基本原理

雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。

雷击杆塔时塔顶电位迅速提高，其电位值为

当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时，将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1>U50，如果考虑线路工频电压幅值Um的影响，则为Ut-U1+Um>U50。因此，线路的耐雷水平与3个重要因素有关，即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说，线路的50%放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关，不加装线路避雷器时，提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻或提高绝缘水平等办法解决 。

加装避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用。

以往输电线路防雷主要采用降低塔体接地电阻的方法，在平原地带相对较容易，对于山区杆塔，则往往在4个塔脚部位采用较长的辐射地线或打深井加降阻剂，以增加地线与土壤的接触面积降低电阻率，在工频状态下接地电阻会有所下降。但遭受雷击时，因接地线过长会有较大的附加电感值，雷电过电压的暂态分量L.di/dt会加在塔体电位上，使塔顶电位大大提高，更容易造成塔体与绝缘子串的闪络，反而使线路的耐雷水平下降。因为线路避雷器具有钳电位作用，对接地电阻要求不太严格，对山区线路防雷比较容易实现。

二、线路避雷器安装前后线路跳闸情况比较

宁德电业局管辖的35 kV华邑线和35 kV虎洋线位于丘陵和山地，多年来经常发生雷击跳闸故障，据统计35 kV华邑线在2005年8月23日～2007年8月23日共发生7次雷击跳闸，35 kV虎洋线在2005年8月23日～2007年8月23日共发生16次雷击跳闸，虽然采取了各种措施，效果均不明显。2007年9月在易遭雷击的35 kV华邑线和35 kV虎洋线装设了25组共75只线路型氧化锌避雷器，安装方式是在35 kV华邑线和35 kV虎洋线悬挂，经过1年周期雷雨季节的考验，线路雷击跳闸率及雷击杆数明显降低，平均年跳闸率分别由9.5次/年和6次/年下降到3.5次/年和0次/年，年平均被击杆基数由原来的20基/年和14.5基/年下降到6基/年和0基/年。

三、避雷器的选型及安装维护

1、线路避雷器有2种类型，即带串联间隙和无串联间隙2种，因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。

线路避雷器安装时应注意：（1）选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔，最好在两侧相临杆塔上同时安装；（2）垂直排列的线路可只装上下2相；（3）安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离。

投运后进行必要的维护：（1）结合停电定期测量绝缘电阻，历年结果不应明显变化；（2）检查并记录计数器的动作情况；（3）对其紧固件进行拧紧，防止松动；（4）运行5年拆回，进行1次直流1mA及75%参考电压下泄漏电流测量。

2、线路避雷器安装之前的准备工作

a） 线路避雷器主要是用于降低送电线路的雷击跳闸率，而非限制操作过电压，因此线路避雷器宜使用带串联间隙型，并且，安装之前要做好准备工作。

b）进行规定的电气试验

避雷器安装投运前应进行规定的电气试验。测量其绝缘电阻、直流1 mA下的电压U1mA及电压为75%U1mA下的泄漏电流，测量结果应与出厂数据比较无明显变化，并应符合规程规定。

3、安装线路避雷器的定点原则

a） 线路的运行经验。对线路投运至今的运行情况进行分析，确定易遭雷击的杆塔，分析确定是绕击还是反击。

b） 线路途经的地形、地貌以及邻近影响。现场勘察线路经过的地段，特别对经过鱼塘、河流及山地等地段的线路要重点分析，记录有可能因地形、地貌条件而使线路杆塔遭受雷击的地段，一般经过此路段的杆塔优先考虑。

c） 杆塔的接地电阻和相邻杆塔档距。根据线路投产时设计杆塔的接地电阻要求及实际接地电阻值，确定不符合接地电阻设计要求的杆塔并进行改造，对于因地质条件限制而无法达到要求的优先考虑。

四、输电线路使用线路避雷器的情况

我局现在220 kV 线路安装12支、110 kV线路安装110支、35 kV线路安装300支，共计在12条线路上安装了线路避雷器422只。

其中35kV虎洋线（长度13.1 km、杆基42基）、35kV华邑线（长度10 km、杆基33基）线路经过的地形具有典型沿海高山特点。绝缘子均为XP-7型，1995年投入运行。安装线路避雷器前35kV虎洋线#6、#22、#25、#29、#30于2005年8月23日-2007年8月23日遭受雷击都达到3次；35kV华邑线在未安装线路避雷器前2005年8月23日-2007年8月23日遭受雷击跳闸达6次，同时以上两条线路都存在乡邻杆多基同时遭受雷击现象特别严重。

五、结束语

a） 多雷击杆塔加装了线路带串联间隙避雷器后，杆塔未发生雷击跳闸，线路的雷击跳闸率降低了。

b） 雷电定位系统便于查找故障点，其提供的雷电流数据对分析绕击、反击有很好的指导作用，建议进一步开展此项工作。

参考文献：

[1]程学启，杨春雷，咸日常，等.线路避雷器在输电线路防雷中的应用[J].中国电力，1999， 32（8）： 66―67.