线路避雷器在500KV线路上防雷效果的分析

杜新（1972－），男，华北电网有限公司大同超高压供电公司输电处，工程师，主要从事500kV输电线路带电作业，检修维护工作。

摘 要：为了减少雷击对输电线路的伤害，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。本文通过对架设在雷电活动频繁地区的500kV线路上采用合成绝缘外套金属氧化物避雷器改进防雷措施的研究，经过试验和实际运行，证明此改进是成功、有效的。

关键词：线路避雷器防雷效果分析

0 引言

实际运行经验表明，输电线路的故障一半以上是由雷电引起的。所以防止雷击跳闸可大大降低输电线路的故障，进而降低电网中事故的发生频率。输电线路常规防雷方法，有降低接地电阻、架设避雷线、加装耦合地线、安装自动重合闸等，但是对于一些山区线路，雷害十分频繁，降低接地电阻又极其困难，而且费用高、工作量大，效果也受到一定的限制。由而近些年合成绝缘外套金属氧化物避雷器的研制成功，为解决线路的防雷提供了一种新的手段。

1 线路避雷器防雷的基本原理

线路避雷器一般采用避雷器本体和串联空气间隙的组合结构，避雷器本体基本不承担系统运行电压，不必考虑在长期运行电压下的电老化问题，在本体发生故障时也不影响线路运行。

当雷击杆塔时，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:

Ut=iRd+L• di/dt (1)

式中，I--雷电流；Rd--冲击接地电阻；L.di/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-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4个重要因素有关，即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度、有无架空地线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，这也是为什么山区输电线路屡遭雷击的原因。

加裝避雷器以后，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。

2 线路避雷器的选用

悬挂在线路铁塔上的复合绝缘外套氧化锌避雷器有两种：一种是外部带间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器(简称 GMOA)；另一种是外部不串间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器(WGMOA)。GMOA的外串间隙在线路正常运行时能够隔离电网运行电压，保持MOA不承受电压，所以避雷器的额定电压可以选得较低，而且在MOA故障损坏时允许线路继续运行。当线路遭受雷击时（绕击或反击），线路避雷器可靠动作，且保护绝缘子串不发生闪络，输电线路的开关就不会跳闸，从而提高了电力系统供电可靠性和经济性。所以为了安装方便、获得好的保护效果，并便于监视避雷器的运行状况，一般选择使用外部带间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器。

3 线路避雷器的选点

大量运行经验表明，线路遭受雷击往往集中于线路的某些地段。我们称之为选择性雷击区，或称易击区。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，下列地段易遭雷击:

（1）雷暴走廊，如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处;

（2）四周是山丘的潮湿盆地，如杆塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽地、森林或灌木、附近又有蜿蜒起伏的山丘等处;

（3）土壤电阻率（p）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，雷易击于低土壤电阻率处;

（4）地下有导电性矿的地面和地下水位较高处；

（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。

线路避雷器一般安装在线路易击区，但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。综合以上各种因素，确定线路避雷器安装的最佳地点，提高线路的耐雷水平。

4 线路避雷器安装之前的准备工作及维护

4.1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；

（4）避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25 mm2，尽量减小接地电阻的影响。

4.2 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）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。安装过程中要按要求安装好串联间隙，安装投运后要检查并记录计数器的动作情况，以便日后能够对其他线路作分析比较。

5 结束语

在输电线路易击区杆塔上安装线路避雷器可以提高了线路的耐雷水平，但是，正确选择线路避雷器安装位置是能否充分发挥线路避雷器作用的关键。另外我们要继续对输电线路的防雷工作进行分析、总结，进一步探讨积累线路避雷器的运行经验，不断地提高线路的耐雷水平。

参考文献

[1] 电力工程高压送电线路设计手册.北京:水利电力出版社，1993

[2]王秉钓.金属氧化物避雷器.北京: 水利电力出版社，1993

[3]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

中国电力，1999, 32(8): 66—67.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。