配电线路上的并联过电压保护装置

张　舒

（西山煤电（集团）有限责任公司机电厂，山西　太原　030024）

引言

雷击时产生雷电过电压，线路绝缘子表面上会流过雷电流和雷电流之后的工频续流，从而使线路绝缘子遭到损伤，而且因为绝缘子表面污秽很厉害，电场也会受畸变的影响，导致雷电建弧率提升，严重程度过大的话就会完全破坏绝缘子。于是一种简单且可靠的实用防雷技术出现，把一对镀铜可调球型间隙并联在线路绝缘子串两头，让这个间隙的冲击放电电压比绝缘子遭雷击时的放电电压略低，这样，在发生雷击线路时，并联间隙引弧角把电弧引到间隙的位置，这样电弧就没有办法灼伤绝缘子串了。而且在雷电击穿时，间隙击穿它属于纯空气击穿的一种，会受风力、电动力的因素影响，电弧被引弧角引来，并被拉长，这样便于电弧熄灭，降低雷击建弧率。同时，由于纯空气间隙去游离强，线路在跳闸之后，间隙绝缘立刻复原，增加重合闸重合成功率，所以这一技术既能有效保护绝缘子，延长其寿命，还能提高线路重合闸成功率。

1　装置构成

过电压保护装置就是由球型电极、和球型电极的并联间隙组成的。过电压保护装置因为绝缘子种类的不同可以分为瓷和玻璃绝缘子用并联间隙保护装置和复合绝缘子用并联间隙保护装置两种[1]。

装置由上固定金具、下固定金具、接地球形电极、可调固定支架和导线球形电极等要素构成。在导线上固定上固定金具，并支承接线球型电极，用固定线夹把接线球型电极和导线连接，再用可调固定支架把下接地球型电极支承在线路横担上，保持接地，通过下间隙的调整螺丝，对上间隙和下间隙中间的间隙调整大小，然后使它的间隙的放电电压，低于绝缘子雷电击穿电压，使绝缘子和线路得到有效保护。

2　技术参数

2.1　采用标准

GB191包装储运图示标志、GB311.1高压输变电设备的绝缘配合、GB775.3绝缘子试验方法、GB/T2900.19电工名词术语高电压试验技术和绝缘配合、GB/T16927.1高电压试验技术。

2.2　装置性能满足

100 kA雷电流流过球型间隙不烧熔；装置使用寿命20年；在装置的寿命期内无明显的锈蚀现象。

2.3　适用场所

海拔高度≤2 000m；履冰厚度≤30mm；抗震能力为7度以下地区；安装位置为户内或户外；环境温度为-25～+45℃；日照强度为0.1W/cm2；最大风速为35m/s。

3　装置功能及应用

1）应用到雷击多发线路防止雷电打坏线路绝缘子，降低电线路雷害事故。配电线路在遭受雷击时，为了让绝缘子的沿面免受闪络且不会被打坏，可将绝缘子的两头并联上FLJ保护间隙，通过调整间隙的雷电全波冲击动作值，让其冲击动作值比绝缘子的雷电冲击闪络电压低5%左右，雷击时，间隙把雷电电流泄入大地，从而保护了绝缘子。所以，用球型间隙保护线路，便于接地电弧熄灭，恢复线路正常，因为间隙击穿属于纯空气间隙击穿，受电动力、风力和空气的去游离影响，它的熄弧能力比绝缘子的沿面熄弧能力强，再配合合理的中性点接地方式和其他防雷措施，能大大提高可靠性。

2）对线路特殊进线段设置保护，用来预防雷电侵入波对设备的危害。在雷电多发区，因为雷击造成变电所里主要电气设备损坏，而且这样的事故频繁发生所造成的影响很大。变电所电气设备和线路在绝缘的配合上有着问题，现在绝大多数的线路为了降低雷击闪络率，采取的方法是把配电线路上的绝缘水平提高，比如在10 kV的线路上多数选择P-20或者SC210支柱式的绝缘子，P-20和SC210绝缘子的雷击放电电压的50%分别为182.58 kV和255.73 kV，但变压器在10 kV雷击耐压值是75 kV，如若近区线路受到雷击，而避雷器的承受能力低于雷电波的陡度与幅值，尽管避雷器会发生动作，但是雷电过电压得不到明显的衰减和泄放，变压器本身承受的雷电冲击电压会超出其雷电冲击耐受值，从而打坏变压器。通过采用配电型可调过电压保护间隙去解决问题。先要对配电线路进变电所的前10级杆塔安装特殊的进线段保护，在让可调式保护间隙的保护和绝缘子雷电冲击动作值相互配合在6～10级的杆塔上，使间隙雷击动作值比绝缘子的雷电冲击值低5%左右，从而使绝缘子在雷击时不被打坏，而从第5级杆塔开始，一级一级地降低可调式保护间隙的雷电冲击动作值到终端杆，再配合变电所主设备的防雷措施，从而使变电所主设备免受线路侵入的雷电波危害。

3）防止绝缘导线断线。绝缘导线之所以会雷击断线，其主要原因是在雷击的时候，雷击把绝缘子附近的绝缘层击穿出一个孔，雷电流和工频续流通过这个空对地流过，因为电弧弧根固定，裸露的导线在风力和电动力的作用下移动，在被击穿的点燃烧，弧根温度能达到几千度，由于有绝缘层，导致散热满，故高温使导线烧熔，而且该处又在剪切疲劳处，从而导致雷击断线事故发生。为了防止事故发生，在绝缘导线的绝缘子旁边并联上过电压保护间隙，并把间隙动作电圧降低到绝缘子雷电冲击放电电压的10%，这时候雷电的冲击电弧与工频电弧在间隙的电极间作用，能使绝缘导线避免击穿，不会有着弧点出现，也不会烧断固定的电弧弧根，能有效防止雷击断线事故的发生。

4）提高线路重合闸重合成功率。配电线路发生雷击时，雷电电流和之后的工频续流会把绝缘子沿面损伤或打炸，造成重合闸失败。但是如果雷击使两相球间隙击穿，因为空气的去游离强，相间短路、线路跳闸后间隙间的绝缘强度能迅速恢复，便于重合闸重合成果，所以采用间隙保护对提高配电线路重合闸成功率帮助很大。

5）保护合成绝缘子。因为电位分布不均，硅橡胶合成绝缘子易遭雷击闪络，铝制金具由于受到雷电流、工频续流的作用，出现烧熔和喷铝的现象，使得绝缘子在表面形成一层铝膜，使它永久被破坏。在合成绝缘子并联FLJ保护间隙后，正常运行时装置具有均匀工频电场的作用，线路发生雷击时，在绝缘子串的两端有雷电的过电压，而保护间隙的雷电冲击放电电压低于绝缘子串的放电电压，所以首先放电的是保护间隙，它形成的放电通道把冲击电弧与持续的工频电弧引走，使得合成绝缘子不被电弧灼烧而受到损坏。

4　装置的应用注意事项

1）先明确装置所用场所，尤其是线路绝缘子的型号，拿三组绝缘子在试验室试验，在雷电全波冲击的情况下，明确它的50%雷电冲击放电电压。

2）若是绝缘导线，用一段绝缘导线与绝缘子组合，然后再做雷电全波冲击试验，明确该组合后的50%雷电冲击放电电压。

3）把过电压保护装置并上后，做雷电全波冲击试验，通过调整间隙的大小，使它的50%雷电冲击放电电压达到安装使用要求。

4）在线路上安装装置时，要对杆塔接地，且其电阻要低于30Ω。如果杆塔本身的接地满足要去，也可以不另外再接地，但是装置的接地要和杆塔的内筋相互连接。

5　同类技术对比

1）在发生雷电时，间隙动作能把雷电过电压泄入大地，所以这个装置能非常有效地对配电线路上的绝缘子与设备进行保护，不被雷电损坏，也能把装置用在变电所的出线侧，来阻止雷电侵入波线对配电设备的危害。

2）雷电所产生的工频电弧、冲击电弧作用间隙的电极间，就能让绝缘导线不会被雷电所击穿，也就不能产生着弧点，也能让电弧弧根固定而不被烧断，极大地预防了绝缘导线被雷击断线的情况发生。

3）如果在配电线路上遭受了雷击，出现单相接地情况，单相接地的电弧是在球型电极间作用，原因是间隙动作电压比绝缘子的击穿电压小，这是纯空气间隙会因为空气的电动力、去游离与风力使得熄弧的能力比绝缘子沿面强，故球型间隙保护会使单相接地电弧熄灭，从而使配电网恢复到正常。

4）假如发生雷击，使两相球的间隙击穿，造成相间的短路，使线路发生跳闸，间隙间电弧熄灭，因为空气去游离能力强，间隙间的绝缘强度迅速复原，能提高线路重合闸的成功率。而如果绝缘子发生相间闪络，就会有可能因为雷电流或者工频续流的作用使绝缘子表面损害或者打炸，造成重合闸的失败，所以采用这种方式能提高配电线路雷击后的重合闸成功率。

5）装置结构简洁便于巡视检查，基本不需维护。

[1]李景禄.配电网频发故障的原因分析及整改措施[J].高压电技术，1995，21（1）：37-39.