輸電線路避雷器的選擇與安裝

雷鳴閃電，是常見的自然現(xiàn)象。近幾年來(lái).由雷電流的分流將發(fā)生變化，—部分雷電流從避雷試驗(yàn)研究表明：當(dāng)氧化鋅避雷器閥片受潮或于環(huán)境條件的不斷劣化，雷擊引起的輸電線路掉閘故障也日益增多，不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)行，而且極大地影響了日常的生產(chǎn)、生活。雷擊已成為影響輸電線路安全可靠運(yùn)行的zui主要因素。

為了減少輸電線路的雷擊故障，采取了各種綜合防雷措施，如降低桿塔接地電阻、提高線路絕緣水平、采用負(fù)角保護(hù)、架設(shè)耦合地線等，取得了一定的效果。但對(duì)于分布在高土壤電阻率的部分線路。降低桿塔接地電阻難度較大，對(duì)于防治繞擊雷對(duì)線路造成的故障仍沒(méi)有好的對(duì)策。

目前，國(guó)外已廣泛使用線路型合成絕緣氧化鋅避雷器用于輸電線路的防雷，取得了很好的效果。隨著我們國(guó)家科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)也對(duì)線路避雷器開始了研制和開發(fā)，目前線路避雷器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于電力部門。在電力配電線路中，常用的避雷器有：閥型避雷器、管型避雷器、氧化鋅避雷器等，低壓配電系統(tǒng)提倡選用低壓氧化鋅避雷器。氧化鋅閥片在正常運(yùn)行電壓下，閥片的電阻很高。僅可通過(guò)微安級(jí)的泄漏電流。但在強(qiáng)大的雷電流通過(guò)時(shí)，卻呈現(xiàn)很低的電阻，使其迅速泄人大地，實(shí)現(xiàn)限壓分流的目的。閥片上的殘壓幾乎不隨通過(guò)電流的大小而變化，時(shí)常維持在小于被保護(hù)電器的i申擊試驗(yàn)電壓，使設(shè)備的絕緣得到保護(hù)，雷電流過(guò)后又恢復(fù)到原絕緣狀態(tài)。

氧化鋅避雷器具有優(yōu)異的非線性伏安特性。殘壓隨沖擊電流波頭時(shí)間的變化特性平穩(wěn)，陡波響應(yīng)特性好，沒(méi)有間隙擊穿特性和滅弧問(wèn)題。其電阻片單位體積吸收能量大，還可以并聯(lián)使用，所以在保護(hù)超高壓長(zhǎng)距離輸電系統(tǒng)和大容量電容器組特別有利。對(duì)于低壓配電網(wǎng)的保護(hù)也很適合，是低壓配電網(wǎng)的主要保護(hù)措施。

線路避雷器防雷的基本原理

雷擊桿塔時(shí)，—部分雷電流通過(guò)避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經(jīng)桿塔流人大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，—般用沖擊接地電阻來(lái)表征。

雷擊桿塔時(shí)塔頂電盥迅速提高，其電位值為

Ut=iRd+Ldi/dt(1)

式中i——雷電流;

Rd——沖擊接地電阻：

Ldi/dt——暫態(tài)分量。

當(dāng)塔頂電位Ut與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位U1的差值超過(guò)絕緣子串50%的放電電壓時(shí)，將發(fā)生由塔頂至導(dǎo)線的閃絡(luò)。即Ut-Ul>U50，如果考慮線路工頻電壓幅值Um的影響。則為Ut-Ul+Um>U50。因此，線路的耐雷水平與3個(gè)重要因素有關(guān)，即線路絕緣子的5∞墩電電壓、雷電流強(qiáng)度和塔體的沖擊接地電阻。—般來(lái)說(shuō)，線路的50%放電電壓是—定的，雷電流強(qiáng)度與地理位置和大氣條件相關(guān)。不加裝避雷器時(shí)，提高輸電線路耐雷水平往往是采用降低塔體的接地電阻，在山區(qū)，降低接地電阻是非常困難的。這也是為什么輸電線路屢遭雷擊的原因。

加裝避雷器以后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，線傳人相臨桿塔。一部分經(jīng)塔體入地，當(dāng)雷電流超過(guò)一定值后，避雷器動(dòng)作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線，傳播到相臨桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí)。由于導(dǎo)線問(wèn)的電磁感應(yīng)作用，將分另!}在導(dǎo)線和避雷線七產(chǎn)生耦合分量。因?yàn)楸芾灼鞯姆至鬟h(yuǎn)遠(yuǎn)大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)。因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用。這也是線路避雷器進(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。

以往輸電線路防雷主要采用降低塔體接地電阻的方法。在平原地帶相對(duì)較容易，對(duì)于山區(qū)桿塔，則往往在4個(gè)塔腳部位采用較長(zhǎng)的輻射地線或打深井加降阻劑。以增加地線與土壤的接觸面積降低電阻率。在工頻狀態(tài)下接地電阻會(huì)有所下降。但遭受雷擊時(shí)，因接地線過(guò)長(zhǎng)會(huì)有較大的附加電感值，雷電過(guò)電壓的暫態(tài)分量Ldi/dt會(huì)加在塔體電位上，使塔頂電位大大提高，更容易造成塔體與絕緣子串的閃絡(luò)，反而使線路的耐雷水平下降。因?yàn)榫€路避雷器具有鉗電位作用，對(duì)接地電阻要求不太嚴(yán)格，對(duì)山區(qū)線路防雷比較容易實(shí)現(xiàn)，加裝避雷器前后線路的耐雷水平發(fā)生了明顯變化。不難發(fā)現(xiàn)加裝線路避雷器對(duì)防雷效果是十分明顯的。

在避雷器使用前，都應(yīng)該對(duì)其有關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，以確保避雷器安裝質(zhì)量。

絕緣電阻的測(cè)量

對(duì)35kV及以下氧化鋅避雷器用2500V兆歐表?yè)u測(cè)，每節(jié)的絕緣電阻應(yīng)不低于1000Ω。

進(jìn)口氧化鋅避雷器每節(jié)的絕緣電阻一般按廠家的標(biāo)準(zhǔn)。如日本明電舍規(guī)定：對(duì)ZSE-C2Z型294kV氧化鋅避雷器應(yīng)使用1000V兆歐表，絕緣電阻不低于2000MΩ。

測(cè)量直流和泄漏電流

測(cè)量直流電壓UlmA及75%UlmA電壓下的泄漏電流，目的是為了檢查其非線陛特性及絕緣性能。

lmA為試品通過(guò)lmA直流時(shí)，被試避雷器兩端的電壓值?！兑?guī)程》規(guī)定：lmA電壓值UlmA與初始值比較，變化應(yīng)不大于±5%。0.75UlmA電壓下的泄漏電流應(yīng)不大于50μA時(shí)。也就是說(shuō)，在電壓降低25%時(shí)，合格的氧化鋅避雷器的泄漏電流大幅度降低，從l00μA降至50μA以下。

若UlmA電壓下降或0.75UlmA下泄漏電流明顯增大，就可能是避雷器閥片受潮老化或瓷質(zhì)有裂紋。測(cè)量時(shí)。為防止表面泄漏電流的影響，應(yīng)將瓷套表面擦凈或加屏蔽措施，并注意氣候的影響。一般氧化鋅閥片UlmA的溫度系數(shù)約為(0.05-0.17)%℃，即溫度每增高lO℃，U1mA約降低l%，必要時(shí)可進(jìn)行換算。

運(yùn)行電壓下交流泄漏電流測(cè)量

用LCD-4型檢測(cè)儀可以測(cè)得運(yùn)行電壓下避雷器的泄漏電流(全電流)及其有功分量(阻性電流)和無(wú)功分量(容性電流)、功率損耗Px等。

試驗(yàn)研究表明：當(dāng)氧化鋅避雷器閥片受潮或老化時(shí)，阻性電流幅值增加很快，因此監(jiān)測(cè)阻性電流可以有效地監(jiān)測(cè)避雷器絕緣狀況。

《規(guī)程》規(guī)定：當(dāng)泄漏電流有功分量增加到2倍初始值時(shí)，應(yīng)停電進(jìn)行檢查。國(guó)內(nèi)有些單位自己制定了某些判斷標(biāo)準(zhǔn)，如有的單位規(guī)定，當(dāng)330kV氧化鋅避雷器的阻性電流峰值超過(guò)0.3mA、llO一220kV，氧化鋅避雷器的阻性電流峰值超過(guò)0.2mA或測(cè)量值較初始值明顯增加時(shí)。應(yīng)進(jìn)行停電試驗(yàn)，以判斷絕緣優(yōu)劣。

低壓架空線路分布很廣，尤其在多雷區(qū)單獨(dú)架設(shè)的低壓線路，很容易受到雷擊。同時(shí)，低壓架空線直接引入用戶時(shí)，低壓設(shè)備絕緣水平很低。人們接觸的機(jī)會(huì)又多，因此必須考慮雷電沿著低壓線侵入屋內(nèi)的防雷保護(hù)措施。其具體措施如下：

a、3-10kVY/Y或Y/Y接線的配電變壓器，宜在低壓側(cè)裝—組闐型避雷器或保護(hù)問(wèn)隙。變壓器低壓側(cè)為中性點(diǎn)不接地的情況，應(yīng)在中性點(diǎn)處裝設(shè)擊穿保險(xiǎn)器;

b、對(duì)于重要用戶，宜在低壓線路引入室內(nèi)前50m處，安裝一組低壓避雷器，室后再裝一組低壓避雷器;

c、對(duì)于—般用戶，可在低壓進(jìn)線*支持物處。裝—組低壓避雷器或擊穿保險(xiǎn)器，亦可將接戶線的絕緣子鐵腳接地，其工頻接地電阻不應(yīng)超過(guò)30Ω;

d、對(duì)于易受雷擊的地段，直接與架空線路柑連接的電動(dòng)機(jī)或電度表，宜加裝低壓避雷器或間隙保護(hù)，間隙距離可采用1.5-2mm，也可以采用通訊設(shè)備上用的500v放電間隙保護(hù)。

電源避雷器原則上與負(fù)載并聯(lián)，目的是把雷電電壓峰值限制在電器可以承受的范圍內(nèi)。在比較篩選合格的避雷器后，在安裝時(shí)還應(yīng)考慮線路敷設(shè)和接地處理問(wèn)題。根據(jù)保參碗豫，對(duì)雷電壓敏感情況，適度考慮屏蔽處理。屏蔽是指利用各種屏蔽體來(lái)阻擋、衰減施加在電子沒(méi)備上的電磁干擾和過(guò)電壓能量。屏蔽可以大到整棟樓層，小到設(shè)備機(jī)房、電纜線等。測(cè)zui結(jié)果表明：電纜屏蔽一端接地，可將高頻干擾電壓降低—個(gè)數(shù)餐級(jí)，屏蔽兩端接地，可降低兩個(gè)數(shù)zui級(jí)。因此，屏蔽處理是線路敷設(shè)和避雷器安裝*的—項(xiàng)內(nèi)容。

線路避雷器安裝時(shí)應(yīng)注意：選擇多雷區(qū)且易遭雷擊的輸電線路桿塔，在兩側(cè)相臨桿塔上同時(shí)安裝;垂直排列的線路可只裝上下2相;安裝時(shí)盡量不使避雷器受力。并注意保持足夠的安全距離;避雷器應(yīng)順桿塔單獨(dú)敷設(shè)接地線，其截面不小于25mm2，盡量減小接地電阻的影響。

投入運(yùn)營(yíng)后進(jìn)行必要的維護(hù)：結(jié)合停電定期測(cè)量絕緣電阻.歷年結(jié)果不應(yīng)明顯變化;檢查并記錄計(jì)數(shù)器的動(dòng)作情況;對(duì)其緊固件進(jìn)行擰緊，防止松動(dòng);或者拆回，進(jìn)行1次直流1mA及75%參考電壓下泄漏電流測(cè)量。

避雷器安裝后，必須提供良好的接地裝置，使雷電流迅速流向大地。將雷電所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失降到zui低程度。