腕臂绝缘子用外串联间隙避雷器的选择研究

刘素芳 陈康 亓兆全

摘 要 本文主要针对腕臂绝缘子的雷电防护进行研究，確定了避雷器的结构及本体的参数，并通过对绝缘子及避雷器雷电放电特性进行试验探究，最终确定避雷器的间隙距离，从而确定腕臂绝缘子用避雷器的整体结构，并以此可作为其他绝缘子选用避雷器的一种依据。

关键词 绝缘子;串联间隙金属氧化物避雷器;雷电放电性能;间隙距离

引言

随着我国经济持续快速的发展，人民生活水平的不断提高，在“十五”期间，国家就把“发展城市轨道交通”列入国发经济“十五”计划发展纲要，随着城市化率不断提高，截止2015年末，我国城市轨道交通累计通车里程达3286公里，累计已有25座城市的112条线路通车运行。根据现已经批复的城市轨道交通项目，以及各地的城市轨道交通建设规划，预计到2020年，我国城市轨道交通通车里程有望达到8500公里，比2015年末增长150%以上。

在已开通的地铁线路中，有很多是建设在地面及高架桥上，随着地铁线路的大量运行，铁路地面及高架桥上架空接触网雷电过电压危害日益突出，其中仅津滨线在2006年全年，就发生绝缘子损坏31起，直流开关跳闸闭锁（重合闸不成功）13起，在2007年发生绝缘子损坏18起，直流开关跳闸闭锁（重合闸不成功）8起。

在架空接触网杆塔上装设避雷器，通过电阻片吸收雷电能量，抑制直流续流起弧，保护绝缘子免于雷击损坏的同时，可防止线路雷击跳闸，是一种性能优异的雷电防护措施。

本文专门针对腕臂绝缘子，通过结构分析对比，首先确定采用带串联间隙避雷器，然后通过对绝缘子进行50%放电电压及伏秒特性试验，得出其放电特性，后通过对带串联间隙避雷器在不同间隙距离下的50%放电电压及伏秒特性进行试验，制定出针对腕臂绝缘子的防雷避雷器的间隙距离，确保当发生放电闪络时均通过避雷器泄放能量，使绝缘子得到有效的保护，并以此作为其他不同地区绝缘子用避雷器选择的一种参考依据。

1 避雷器结构及本体参数的研究

金属氧化物避雷器从结构上可分为无间隙避雷器[1]和带串联间隙避雷器两种。对于变电站内使用的避雷器，主要应考虑与设备内绝缘的配合，期望避雷器有较好的冲击响应特性和较低的保护水平，且变电站避雷器用量不大，定期试验维护的工作量并不繁重，因此变电站中大都选用无串联间隙避雷器。接触网避雷器主要用于保护接触网绝缘子，作为外绝缘保护，采用带串联间隙避雷器能够满足绝缘配合要求，相比无间隙结构，带串联间隙避雷器除间隙闪络击穿期间外，电阻片均不承受系统运行电压，避免了电阻片因老化而损坏的问题，延长了使用寿命。另外，接触网避雷器用量大、维护困难，采用带串联间隙的结构形式，还能够减少甚至取消预防性试验。近些年，我国电力系统在线路防雷中所采用的避雷器多数选用带串联间隙的结构形式。

国内电力系统10kV架空线路的绝缘水平与接触网非常接近，其常用避雷器的主要参数能够满足接触网的防雷需求，且运行经验丰富，产品成熟、经济，适合作为接触网避雷器的选用参照。目前10kV架空线路带串联间隙避雷器的额定电压多选择为13kV，标称放电电流为5kA，标称放电电流下残压小于等于40kV，方波冲击耐受150A，大电流冲击耐受65kA[2]，此参数，也作为绝缘子用带串联间隙避雷器本体参数进行使用。

2 腕臂绝缘子放电电压特性研究

2.1 腕臂绝缘子的放电特性研究

（2）伏秒特性试验

试验测量绝缘子的伏秒特性曲线。对于带串联间隙的避雷器，其雷电冲击伏秒特性曲线应比被保护的绝缘子雷电冲击伏秒特性曲线低至少15%，通过对绝缘子进行雷电冲击伏秒特性试验，作为设计带间隙避雷器的设计依据。对试品施加雷电冲击电压，电压幅值由低到高，记录放电电压和放电时延，伏秒特性曲线的每个点取5次放电的平均值。

2.2 腕臂绝缘子用带串联间隙避雷器不同间隙距离的放电性能试验

（1） 不同间隙距离下的50%放电电压试验

通过调节避雷器外串联间隙距离H，测得不同间隙距离对应的正极性值;参考绝缘子50%放电电压值和干弧距离，初步选定避雷器的工作间隙距离。

通过对串联间隙避雷器进行雷电放电电压性能试验，并与腕臂绝缘子的放电电压性能做对比，当间隙距离为50～60mm时，无论是50%放电电压性能还是雷电伏秒特性均能满足避雷器保护绝缘子的要求，为了提高避雷器的保护性能，建议间隙距离取50～55mm。

3 结束语

通过对腕臂绝缘子安装系统及安装地点的分析，确定了保护腕臂绝缘子选用的避雷器为带串联间隙避雷器，并确定了避雷器本体的参数，后通过对腕臂绝缘子及带串联间隙避雷器正负极性50%放电电压性能及正负极性雷电伏秒特性进行试验，通过数据对比，最终建议间隙距离为50～55mm时，避雷器能够起到良好的保护作用，并可以作为其他地铁线路绝缘子及10kV配电线路绝缘子选用避雷器的一种参考依据。

参考文献

[1] 交流无间隙金属氧化物避雷器：GB11032-2010[S].北京：中国标准出版社，2010.

[2] 交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器：DLT 815-2012[S].北京：中国标准出版社，2012.