输电线路氧化锌避雷器的分析与应用郭建来

输电线路氧化锌避雷器的分析与应用郭建来

郭建来

（云南电网有限责任公司红河供电局蒙自661100）

摘要:本文通过介绍了输电线路受雷击的危害，根据红河供电局输电线路所处地理位置的特殊性，极易受到雷击。通过对红河州地区雷击分布的概述、雷击对输电线路的损害等一系列的分析，以及氧化锌避雷器在输电线路中的保护原理、红河局输电线路的使用情况，总结分析对比出使用前后的效果，充分证明氧化锌避雷器在输电线路中防止雷击引起的绝缘子闪络、线路跳闸等事故中所起到的明显效果以及相比其他防雷措施无法达到有效防雷目的的优越性和价值。极大的改善了易遭雷击地区杆塔的防雷效果，保证了输电线路的安全稳定运行。

关键词：雷电危害；氧化锌避雷器；绝缘子闪络；线路跳闸；防雷效果

1.雷击分布概论

红河州所处位置，在云南省属于雷暴密集地区，并且红河州大部分地区属于高山旷野、多雾、潮湿，年雷暴日极多。而输电线路的分布又大都分布在高山旷野地区，极易受到雷击，对于红河局输电线路来说，110kV跳闸线路主要分布在红河西部建水地区，该片区除了雷云活动频繁外，主要还存在地形、地质的问题，因为线路走向地区大部分途经石头山地，存在杆塔降阻困难的问题。另外110kV红绿线、西红线、绿锡线、麻锡线等线路的雷击跳闸几率也比较高，该部分线路存在的主要问题是地处高山地区，潮湿、多雾，所处地形容易被雷击，加之设备老旧，绝缘子性能下降等问题的存在，这就给输电线路及电网的安全稳定运行造成了严重的问题。220kV线路的雷击跳闸主要集中在大蔓Ⅰ回线、大蔓Ⅱ回线、那蔓线、蔓桥I回线等红河南部地区的输电线路。

2.雷击对输电线路的损害

2.1雷击的分类

雷击对输电线路的种类大致又可以分为两类：直击雷和感应雷。但对于主网来说输电线路受雷击影响大都是直击雷。对于感应雷的危害又大都对35kV及以下电压等级的线路存在影响。直击雷又可以分为两类：雷直击杆塔或者避雷线作用于线路绝缘的雷电反击过电压称为反击；雷击绕过避雷线直接打在线路上的称为绕击。

2.2雷击的危害

雷击对输电线路的危害极大，常造成对绝缘子的闪络或击穿破坏，特别是对于红河局所管辖范围内的大部分高山旷野地区、土壤电阻率较大、石头山地区无法有效降低接地电阻的杆塔来说，交通不便，巡视困难，查找故障造成了很大的不便。雷电发生时，常伴随有瞬间大风与急雨，极大的风速常常造成高大树木的倒落导线上、输电线路激烈振动、横向碰击或倒杆、断线的发生。如果不及时处理，将会造成电力事故，严重时危机人生财产安全。

电网中的事故又大都以输电线路故障占很大部分，输电线路故障又以雷击导致跳闸事故占的比较多，对以上雷击分布所描述的地区线路，极易受到雷击的杆塔，其线路故障又都由于雷击跳闸引起。线路跳闸将导致供电用户的影响，虽然目前很多变电站均装有自动重合闸，重合闸成功，但也会造成一定的经济损失。但是对于有些严重的雷击事故，造成永久性故障，重合闸不能成功，而且对于带满负荷运行的线路来说，线路跳闸，负荷无法瞬间转移，扩大事故范围，将造成更大损失。

对于输电线路受雷击后，最容易引起的损害就是绝缘子的损害。而绝缘子作为输电线路支撑导线与杆塔连接外，还保证了导线与杆塔的绝缘隔离作用。所以要有效保护线路遭受雷击不发生跳闸事故，也就是保护绝缘子的绝缘有效性能满足线路运行过程中所需要的电气性能以及机械性能。雷击通常造成绝缘子的闪络，降低了绝缘子的绝缘性能，同时绝缘子在长期运行电压的作用下，绝缘性能的降低将加快绝缘子的老化，造成绝缘子“自爆”等问题发生，从而明显降低了线路绝缘这座“堤坝”。严重时将造成线路绝缘子连接点的断开，以及各金具连接点的断裂，造成更大的电力设备事故。

2.3案例分析

针对红河局输电线路高山旷野，极易受到雷击的地区，常规防雷保护措施架设避雷线、避雷针、降低接地电阻等，但是对于这些特殊地区，易遭受雷击，常规防雷保护措施也无法达到有效的保护作用，而且对于石头山地区的杆塔，降低电阻困难，因此，在线路遭受雷击后极易发生了线路跳闸，绝缘子闪络等问题的发生。本文针对110kV及220kV线路极易受到雷击的线路各选取一起跳闸事故进行分析。

110kV巡松线#33杆雷击导致跳闸，系统统计为有一雷电流117.4kA电流通过，而110kV典型杆塔线路的耐雷水平为40～75kA，导致（A、B、C三相）绝缘子闪络，缘子和导线上均有放电痕迹。经研究分析其次事故引起原因为反击导致。虽然线路杆塔已架设避雷线及安装了避雷针，但是其接地电阻值较大，无法改善，经检测接地电阻值为：A腿：15.7Ω；B腿：17Ω；C腿：20Ω；D腿：16.3Ω。当雷击发生时，接地装置及架空避雷线无法有效的及时泄放雷电流，从而导致沿绝缘子表面形成放电弧道，工频续流从导线通过弧道对杆塔放电，从而导致了线路跳闸。

220kV那蔓线跳闸事故分析，根据保护测距和故障测距计算，估计故障点位于#80—#90杆塔之间，经过故障巡视，发现造成此次线路跳闸的原因是220kV那蔓线#83塔B相雷击绝缘子闪络。对于220kV线路来说，其杆塔耐雷水平及绝缘性能很高，但面对高山区，雷暴日极多的地区，极易受到雷击的这些杆塔来说，对于常规架设的避雷线及安装的接地装置等防雷措施的保护也未能有效的保护线路防止雷击的情况发生，此次事故经分析由于反击导致绝缘子闪络跳闸，造成了严重的绝缘性能的损害，严重的危机了线路的安全稳定运行。

3.氧化锌避雷器原理及技术参数

根据以上雷击对输电线路的损害以及案例的分析可以看出，在高山区，雷暴日极多的地区、接地电阻较大的山区等极易遭受雷击的线路及杆塔，可以看出常规的防雷措施，架设避雷线、避雷针、改善接地装置等措施已经不能有效的防止雷击导致输电线路跳闸事故的发生，绝缘子损害等问题。因此，本文通过介绍输电线路上采用氧化锌避雷器的运用来有效的对这些特殊地区极易遭受雷击的线路杆塔进行有效的防雷保护。

3.1氧化锌避雷器动作原理

雷击杆塔时，大部分雷电流经过杆塔流入接地装置泄流，小部分通过避雷线流到相邻杆塔入地。当雷电流比较大的时候，雷电流经杆塔流入地中，杆塔电位就会迅速升高，其电位值可表示为：

4.对比分析

根据红河局输电线路遭受雷击分布的概述，以及输电线路历年来跳闸情况的统计情况，对于线路经常经常遭受雷击导致绝缘子不同程度的损害，跳闸事故的发生等一系列问题，红河局在多雷地区，土壤电阻率较大无法改善，极易遭受雷击的地区常规输电线路防雷保护措施无法起到有效的防雷保护效果的线路杆塔都相应的安装了很多复合外套氧化锌避雷器。

对于案例中分析的110kV巡松线#33杆以及220kV那蔓线#83杆自从在这两基杆塔中安装了氧化锌避雷器后，根据历年输电线路跳闸情况的统计情况，这两个案例中的杆塔再也没有发生过跳闸事故的发生，有效的起得了防雷保护的效果。不仅对于案例中所分析的杆塔安装氧化锌避雷器后线路跳闸情况以及绝缘子损害情况得到了极大程度的改善，而且对于红河局输电线路中很大部分地区，极易遭受雷击的线路杆塔在近几年的防雷改善措施中都相应的安装了很多氧化锌避雷器，如新河Ⅰ回线、红绿线、弥河T线巡厂支线、小开Ⅰ回线、云弥线、那蔓线、大蔓Ⅰ回线等多条线路的不同杆塔处都安装了氧化锌避雷器，这些杆塔在没有安装氧化锌避雷器之前，经常发生因雷击导致线路跳闸的事故，自从在这些特殊地区安装了氧化锌避雷器后，自安装之日起统计了氧化锌避雷器动作计数器次数，通过分析，这些杆塔上的避雷器动作次数总共加起来47次，但根据线路运行统计资料看来这些杆塔却并没有发生过跳闸的现象，有效的保护了线路安全稳定运行状态，达到了防雷保护的目的。由此可见，线路上加装氧化锌避雷器作为防雷保护措施，取得了显著的效果，有效降低了易受雷击跳闸的次数。

5.总结

本文通过对红河局输电线路遭受雷击杆塔的分布以及累计对输电线路的损害等，进行了相关的案例分析，阐述了复合外套氧化锌避雷器其在输电线路中保护的原理，通过对比分析安装前后，根据输电线路历年雷击跳闸统计对比等一系列的分析。可以看出带串联间隙复合外套氧化锌避雷器对于雷电活动范围强烈、土壤电阻率大、无法改善接地电阻、地形复杂的线路杆塔，在防止雷击导致线路跳闸的保护中取得了显著的作用。在以后的工作实践中，不断完善氧化锌避雷器在输电线路中的应用，将其更好的推广到使用中，不但可以有效的防止雷击，还可以用于保护操作过电压，保证设备的稳定运行，减少经济损失。所以对于氧化锌避雷器在输电线路上的应用有很大的发展空间和意义。

参考文献

[1]中华人民共和国机械行业标准JB/T10497——2005《交流输电线路用复合外套有串联间隙金属氧化物避雷器》

[2]田建华、刘渝根、王双文《氧化锌避雷器在输电线路防雷中的作用》2003年11月《高电压技术》第29卷11期

[3]陈广生《外串间隙线路型避雷器在架空输电线路中的防雷作用》2006年《广东电力》第19卷

[4]中华人民共和国电力行业标准DL/T620--1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

作者简介

郭建来（1991年12月），男，本科，云南省蒙自市，助理工程师，输电线路

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