【电气学院】输电线路避雷器的选择与安装

雷鸣闪电，是常见的自然现象。近几年来.由雷电流的分流将发生变化，—部分雷电流从避雷试验研究表明：当氧化锌避雷器阀片受潮或于环境条件的不断劣化，雷击引起的输电线路掉闸故障也日益增多，不仅影响设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。雷击已成为影响输电线路安全可靠运行的最主要因素。

为了减少输电线路的雷击故障，采取了各种综合防雷措施，如降低杆塔接地电阻、提高线路绝缘水平、采用负角保护、架设耦合地线等，取得了一定的效果。但对于分布在高土壤电阻率的部分线路。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。

目前.国外已广泛使用线路型合成绝缘氧化锌避雷器用于输电线路的防雷，取得了很好的效果。随着我们国家科技的不断发展和进步，我国也对线路避雷器开始了研制和开发，目前线路避雷器已经广泛地应用于电力部门。在电力配电线路中，常用的避雷器有：阀型避雷器、管型避雷器、氧化锌避雷器等，低压配电系统提倡选用低压氧化锌避雷器。氧化锌阀片在正常运行电压下，阀片的电阻很高。仅可通过微安级的泄漏电流。但在强大的雷电流通过时，却呈现很低的电阻，使其迅速泄人大地，实现限压分流的目的。阀片上的残压几乎不随通过电流的大小而变化，时常维持在小于被保护电器的i申击试验电压，使设备的绝缘得到保护，雷电流过后又恢复到原绝缘状态。

氧化锌避雷器具有优异的非线性伏安特性。残压随冲击电流波头时间的变化特性平稳，陡波响应特性好，没有间隙击穿特性和灭弧问题。其电阻片单位体积吸收能量大，还可以并联使用，所以在保护超高压长距离输电系统和大容量电容器组特别有利。对于低压配电网的保护也很适合，是低压配电网的主要保护措施。

线路避雷器防雷的基本原理

雷击杆塔时，—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人大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，—般用冲击接地电阻来表征。

雷击杆塔时塔顶电盥迅速提高，其电位值为

Ut=iRd+Ldi/dt(1)

式中i——雷电流;

Rd——冲击接地电阻：

Ldi/dt——暂态分量。

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-Ul>U50，如果考虑线路工频电压幅值Um的影响。则为Ut-Ul+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5∞墩电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。—般来说，线路的50%放电电压是—定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关。不加装避雷器时，提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻，在山区，降低接地电阻是非常困难的。这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。

加装避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，线传人相临杆塔。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。由于导线问的电磁感应作用，将分另!}在导线和避雷线七产生耦合分量。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。这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。

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 Ldi/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，加装避雷器前后线路的耐雷水平发生了明显变化。不难发现加装线路避雷器对防雷效果是十分明显的。

在避雷器使用前，都应该对其有关技术参数进行测量，以确保避雷器安装质量。   

绝缘电阻的测量

对35kV及以下氧化锌避雷器用2500V兆欧表摇测，每节的绝缘电阻应不低于1000Ω。

进口氧化锌避雷器每节的绝缘电阻一般按厂家的标准。如日本明电舍规定：对ZSE-C2Z型294kV氧化锌避雷器应使用1000V兆欧表，绝缘电阻不低于2000MΩ。

测量直流和泄漏电流

测量直流电压UlmA及75%UlmA电压下的泄漏电流，目的是为了检查其非线陛特性及绝缘性能。

lmA为试品通过lmA直流时，被试避雷器两端的电压值。《规程》规定：lmA电压值UlmA与初始值比较，变化应不大于±5%。0.75UlmA电压下的泄漏电流应不大于50μA时。也就是说，在电压降低25%时，合格的氧化锌避雷器的泄漏电流大幅度降低，从l00μA降至50μA以下。

若UlmA电压下降或0.75UlmA下泄漏电流明显增大，就可能是避雷器阀片受潮老化或瓷质有裂纹。测量时。为防止表面泄漏电流的影响，应将瓷套表面擦净或加屏蔽措施，并注意气候的影响。一般氧化锌阀片UlmA的温度系数约为(0.05-0.17)%℃，即温度每增高lO℃，U1mA约降低l%，必要时可进行换算。

 运行电压下交流泄漏电流测量

用LCD-4型检测仪可以测得运行电压下避雷器的泄漏电流(全电流)及其有功分量(阻性电流)和无功分量(容性电流)、功率损耗Px等。

试验研究表明：当氧化锌避雷器阀片受潮或老化时，阻性电流幅值增加很快，因此监测阻性电流可以有效地监测避雷器绝缘状况。

《规程》规定：当泄漏电流有功分量增加到2倍初始值时，应停电进行检查。国内有些单位自己制定了某些判断标准，如有的单位规定，当330kV氧化锌避雷器的阻性电流峰值超过0.3mA、llO一220kV，氧化锌避雷器的阻性电流峰值超过0.2mA或测量值较初始值明显增加时。应进行停电试验，以判断绝缘优劣。

低压架空线路分布很广，尤其在多雷区单独架设的低压线路，很容易受到雷击。同时，低压架空线直接引入用户时，低压设备绝缘水平很低。人们接触的机会又多，因此必须考虑雷电沿着低压线侵入屋内的防雷保护措施。其具体措施如下：

a、3-10kVY/Y或Y/Y接线的配电变压器，宜在低压侧装—组阗型避雷器或保护问隙。变压器低压侧为中性点不接地的情况，应在中性点处装设击穿保险器;

b、对于重要用户，宜在低压线路引入室内前50m处，安装一组低压避雷器，室后再装一组低压避雷器;

c、对于—般用户，可在低压进线第一支持物处。装—组低压避雷器或击穿保险器，亦可将接户线的绝缘子铁脚接地，其工频接地电阻不应超过30Ω;

d、对于易受雷击的地段，直接与架空线路柑连接的电动机或电度表，宜加装低压避雷器或间隙保护，间隙距离可采用1.5-2mm，也可以采用通讯设备上用的500v放电间隙保护。

电源避雷器原则上与负载并联，目的是把雷电电压峰值限制在电器可以承受的范围内。在比较筛选合格的避雷器后，在安装时还应考虑线路敷设和接地处理问题。根据保参碗豫，对雷电压敏感情况，适度考虑屏蔽处理。屏蔽是指利用各种屏蔽体来阻挡、衰减施加在电子没备上的电磁干扰和过电压能量。屏蔽可以大到整栋楼层，小到设备机房、电缆线等。测最结果表明：电缆屏蔽一端接地，可将高频干扰电压降低—个数餐级，屏蔽两端接地，可降低两个数最级。因此，屏蔽处理是线路敷设和避雷器安装必不可少的—项内容。

线路避雷器安装时应注意：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;垂直排列的线路可只装上下2相;安装时尽量不使避雷器受力。并注意保持足够的安全距离;避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25mm2，尽量减小接地电阻的影响。

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

避雷器安装后，必须提供良好的接地装置，使雷电流迅速流向大地。将雷电所带来的经济损失降到最低程度。