线路避雷器在输电线路防雷中的应用

汤惠宁

摘 要：在电力系统的建设中，输电线路是重要的组成部分之一，关系着整个社会的电能供应。但输电线路常会在日常运行中遭遇雷电灾害，进而导致电网事故，严重影响着电网的稳定性。随着线路避雷器在输电线路中的应用范围不断扩大，防雷效果越来越明显。因此，对线路避雷器在输电线路防雷中的应用进行了探讨。

关键词：线路避雷器；输电线路；防雷原理；电能供应

中图分类号：TM862 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.137

随着我国电网规模和输电线路工程的不断扩大，输电线路遭遇雷电灾害的概率也在不断增加。据不完全统计，我国每年输电线路雷电灾害损失高达千亿元。由于雷电灾害，输电线路频繁跳闸的现象屡见不鲜。为了减少输电线路雷电灾害的损失，防雷措施必不可少。现阶段，在输电线路工程的建设过程中，应不断加强对线路避雷器的应用，尤其是在强雷区或强对流天气频繁的地区，输电线路建设更是离不开线路避雷器。

1 线路避雷器的原理分析

1.1 雷电对输电线路的影响

输电线路在日常运行中，如果遭遇雷电灾害，则容易对电网的安全、稳定运行造成影响。当雷电袭击输电杆塔时，一部分雷电会随着输电杆塔传递能量，对相邻的输电杆塔造成影响；另一部分电流会随着杆塔进入地下，输电杆塔的接地电阻会呈现暂态电阻的特征。当输电杆塔遭遇雷电时，塔顶电位会迅速提升，提升值可以用如下公式计算：

Ut=IRd+Ldi/dt. （1）

式（1）中：Ut为塔顶电位的提升值；I为雷电电流值；Rd为输电杆塔的中级接地电阻值；Ldi和dt为输电杆塔暂态分量。

当输电线路遭受雷电袭击时，输电线路杆塔顶部的电位值与导线上的感应值之间的差值超过绝缘子串放电电压值的50%时，雷电作用就容易对输电线路造成一定的损害，进而对电网的安全性和稳定性造成影响。

1.2 线路避雷器的避雷作用原理分析

在输电线路的防雷设计中，线路避雷器主要根据输电线路绝缘子串50%的放电电压、雷电电流强度、输电杆塔塔体冲击接地电阻确定。在一般情况下，50%的放电电压值是恒定的，而雷电电流强度不是人为可干预的，所以，通过降低塔体接点电阻来实现防雷效果是很困难的。但随着线路避雷器的发展，其能改变雷电电流的分流情况，从而实现对雷电灾害的规避，即当输电线路遭遇雷电袭击时，在导线与避雷线的位置通过电磁感应作用，雷电电流会在此发生耦合分量，进而使导线电位值不断提高，有效避免了绝缘子的闪络电压，从而实现对输电线路的限电保护。

2 线路避雷器的结构类型

随着线路避雷器在输电线路防雷中的应用不断增多，线路避雷器的种类也在不断增多。按照结构对线路避雷器进行分类，主要分为无间隙线路避雷器和外串间隙线路避雷器。外串间隙线路避雷器又可详细划分为绝缘支撑件和纯空气间隙两种类型，其在输电线路防雷中都有着广泛应用，防雷效果十分明显。

按照线路避雷器外套材料划分，主要类型有瓷外套、合成外套两种；按照线路避雷器的电压等级划分，配电线路避雷器和输电线路避雷器是其主要的结构类型；按照功能对线路避雷器进行划分，可分为主要限制操作避雷器、雷击过电压避雷器、兼有限制避雷器三种。在众多不同类型的线路避雷器中，外串间隙线路避雷器不断改进着防雷工艺，得到了广泛应用。在实际使用过程中，这种类型的避雷器与其他线路避雷器相比，能承受更高的电压，对线路的保护效果也相对较好。在外串间隙线路避雷器的分类中，纯空气间隙避雷器和绝缘支撑件间隙避雷线各有所长，前者结构简单，具有较高的稳定性，但安装难度较大，对安装校准工作有着较高的要求，对安装质量的要求也较高；后者的优势在于安装工艺简单。

3 线路避雷器在输电线路中的应用

3.1 线路避雷器的选择

安装线路避雷器的主要目的是减少输电线路的雷电灾害和维护电力系统的稳定运行。因此，在选择避雷器的过程中，应根据输电线路的实际需求确定类型，确保所选择的避雷器能在防雷电的过程中发挥最佳效果；在选择线路避雷器的过程中，要对系统正常运行的标准电压、暂态过电压、雷击密度和绝缘子闪络等因素进行综合考虑，从而保证线路避雷器的有效性；为了保证线路避雷器能发挥最佳的防雷效果，应对杆塔接地的质量、有效故障电流和闪络比例等进行综合考虑。此外，在各项参数都正常的前提下，还应对线路避雷器的电能吸收能力进行考虑。

3.2 线路避雷器的安装

在线路避雷器的安装过程中，安装位置的选择对线路防雷效果有着重要的影响。为了保证线路的防雷效果，在安装过程中，应根据输电线路的实际要求来确定安装位置，每个杆塔都应该安装合适的线路避雷器。在特殊情况下，每相输线路也应该安装线路避雷器。但在安装过程中，不能盲目追求防雷效果，进而不断增加线路避雷器的数量，而是要兼顾经济性与实效性，在保证不增加工程成本的前提下实现最佳的防雷效果。在安装过程中，线路避雷器的安装数量不能随意确定，应尽量选择一相。对于接地电阻较大的线路，可以适当增加相数，选择二相或三相，从而保证输电线路的抗雷电能力不断提高。

在线路避雷器的安装施工中，具体操作包括3步：①将避雷器通过线路或绝缘子悬挂在输电线路杆塔上后，开始安装施工。安装方式的选择要根据线路避雷器的质量确定，保证避雷器牢固、稳定地发挥作用。②在线路避雷器的安装过程中，串联间隙距离的计算是关键。如果在输电线路上安装纯空气间隙线路避雷器，其间隙距离要远远小于绝缘支撑件间隙线路避雷器。③在线路避雷器的安装过程中，要对避雷器和绝缘子的距离进行合理控制，避免二者产生横向放电，影响输电线路的正常运行。

4 结束语

随着我国电网规模的不断扩大，输电线路遭受雷电灾害的概率不断提高。为了加强输电线路的防雷电能力，线路避雷器不断被应用于电网建设中，在防止输电线路遭遇雷电灾害、维护电网安全运行方面发挥着重要作用。在实际工作中，为了保证线路避雷器的避雷效果，除了应做好避雷器的选择和安装工作外，还应做好避雷器的养护工作。