输电线路防雷中线路避雷器的应用分析

输电线路防雷中线路避雷器的应用分析

李文达

（云南电网有限责任公司曲靖供电局云南曲靖655000）

摘要：线路避雷器一般是适用于电力线路，以降低瞬态雷电冲击时绝缘子闪络危险的一种避雷器。必要时也可以用于保护线路绝缘子之外的任何其它电器设备。从我国十多年线路避雷器运行情况看，其对降低雷击跳闸率和事故率，减少线路维护工作量，具有良好的效果。

关键词：输电线路；防雷；线路避雷器；应用

1避雷器的类型及工作原理

电力系统中采用过的避雷器有氧化铝避雷器、非线性电阻型避雷器、磁吹阀式避雷器和氧化锌避雷器。氧化锌避雷器是目前国际上理想的过电压保护器，相比传统的碳化硅避雷器，其电阻片的伏安特性得到很大的改善，通流能力也大大提升，可以做成无间隙避雷器，因此带来了电气结构特点的根本变化。

目前，线路避雷器多为氧化锌避雷器。其工作原理为：雷击杆塔时，雷电流分别经杆塔、避雷线流入大地、相邻杆塔，如果杆塔顶端电位与导线电位差值高于绝缘子串50%放电电压，将产生闪络。输电线路的抗雷能力主要受绝缘子50%放电电压、雷电流强度、架空避雷线、接地电阻四个因素影响，其中只有接地电阻和架空避雷线两个因素可以人为控制，因此，通常采取降低接地电阻、安装线路避雷器来提高输电线路抗雷能力。然而，由于山区等某些地区的土壤电阻率很高，难以有效降低接地电阻，导致山区雷击事故易发频发，必须采取安装线路避雷器的方式避免雷击事故。安装线路避雷器后，雷击时将导致避雷器动作，使避雷器残压不超过绝缘子50%放电电压，如果雷击电流加大，也不会使残压过大引发闪络。在雷电流过后，工频续流依然是毫安级，并在过零时熄灭而不会导致断路器跳闸，确保系统正常运行。安装线路避雷器后，雷击输电线路时，线路避雷器将雷电流分流出一部分输送到邻近杆塔，雷电流经过避雷线与导线时受电磁感应作用产生耦合分量，升高导线电位，使导线与杆塔顶端电位差在安全范围之内，从而起到防雷的作用。

从结构上来分，线路避雷器分为无间隙避雷器和带串联间隙避雷器两种。无间隙避雷器主要用于限制雷电过电压及操作过电压；带串联间隙避雷器又分绝缘子间隙和纯空气间隙两种，主要用于限制雷电过电压或部分操作过电压。（1）无间隙线路避雷器。结构比较简单，保护性能较好，分散性小，动作很灵敏；但由于电阻片运行荷电率高，容易老化；且避雷器一旦故障则立马引起跳闸；维护工作量不小，需每年进行预防性试验。适用范围：适用于线路及变电站内和附近设备的操作过电压和雷电过电压。（2）带间隙线路避雷器。对绝缘子串雷击闪络具有良好的保护性能；放电电压分散；电阻片运行荷电率很低，不容易老化；有间隙隔离，在避雷器故障时，间隙可承受运行电压；维护工作量很小，但需安装设计。适用范围：一般用于架空线路的防雷，可显著减少雷害事故及雷击跳闸率。（3）纯空气间隙避雷器。间隙距离安装精度低，受风偏等因素影响；安装要求较高，只允许正挂、倒立，不允许斜挂和水平悬挂，适用范围较窄；不存在间隙故障的问题。适用范围：仅适用于直线塔型。（4）绝缘子间隙避雷器。间隙距离稳定，精度高，不受风偏等因素影响；安装方便，可以正挂、倒挂、侧挂、斜挂和水平悬挂，适用范围较宽；间隙支撑绝缘子长期承受运行相电压。适用范围：适用于直线塔、耐张塔、转角塔等多种塔型。

2雷击对架空输电线路的影响

造成线路闪络跳闸的雷电过电压主要有直击和感应雷电过电压，在线路防雷的设计和运行中都应考虑这几种雷电过电压。其中感应过电压是指雷云不直接击于输电线路，而是向线路附近地面，或向避雷线上进行主放电而在线路上感应产生的过电压。直击雷过电压则又分为直击过电压和绕击过电压。其中，绕击是指雷击过电压绕过避雷线，打到线路上。绕击经常与杆塔的地形及高度有关。线路的屏蔽各级系统包括杆塔、避雷线及大地，并随着杆塔的高度增加而减弱。例如某供电公司为了减少输电线路的雷击故障，采取各种综合防雷措施，如降低杆塔接地电阻、架设避雷线、绝缘子串不平衡绝缘法、架设耦合地线等，取得了一定的效果。但对于分布在土壤电阻率高的部分线路，降低杆塔接地电阻难度较大，对于防治绕击雷对线路造成的故障仍没有好的对策。

3线路避雷器在输电线路防雷中的应用

3.1线路避雷器加装选点

经验表明，线路遭受雷击往往集中于线路的某些地段，称之为易击区。线路若能避开易击区，或对易击区线段加强保护，则是防止雷害的根本措施。实践表明，下列地段容易遭雷击：1）雷暴走廊，例如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处；2）地下有导电性矿的地面和地下水位较高处；3）土壤电阻率有突变的地带，土地质断层地带，岩石与土壤、山坡与稻田的交界区，岩石山脚下有小河的山谷等地；4）四周是山丘的潮湿盆地，例如杆塔周围有鱼塘、水库、沼泽地、湖泊、森林或灌木、附近又有蜿蜒起伏的山丘等处；5）当土壤电阻率差别不大时，例如有良好土层和植被的山丘，雷易击于突出的山顶、山的向阳坡等。由于线路避雷器的保护是有限的，一只避雷器只能保护一串绝缘子。但是对于被保护串而言，不论是雷击在档距中央、塔顶，还是雷电绕击和反击，避雷器的保护都是贴身的，都是十分有效的。由于雷击放电分散性比较大，在选择安装线路避雷器地点过程中，必须结合本地区历年来的线路雷击跳闸情况、运行经验及线路所经的地形地貌特征等各种因素，确定线路避雷器安装的最佳地点，提高线路的耐雷水平。

3.2避雷器的安装维护

线路避雷器安装时应注意：（1）安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离；（2）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；（3）垂直排列的线路可只装上下两相；（4）避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25平方毫米，尽量减小接地电阻的影响。安装前，要按照《电力设备检修试验规程》项目，进行试验检测，合格后方可挂网。投运后进行必要的维护。加强巡视检查，在大风、雷、雨、雪等恶劣天气后，要察看避雷器计数器的动作次数、避雷器表面是否有电弧烧伤痕迹和损坏、避雷器间隙状态是否变形或错位、连接线是否断开等问题。要开展避雷器预防性抽测检查试验，特别是对动作次数大于20次的，要进行避雷器本体绝缘电阻检查和直流1mA参考电压试验。

4结语

总之，线路避雷器应用于输电线路，能够有效提高线路的抗雷能力，降低雷击跳闸率，保障输电线路的安全、稳定运行。在实际应用中，需要结合实际需要，选择合适类型的避雷器，合理确定安装位置和数量，并确保避雷器能够免维护，以切实提高输电线路运行的安全性、稳定性和经济性。

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作者简介：

李文达（1992.09-），男，吉林松原人，东北电力大学土木工程（输电线路方向）专业，本科，单位：云南电网有限责任公司曲靖供电局，研究方向：输电线路运维。