不接地雷击钳位保护器在山区110 kV线路中的应用

代立君，杨 畅，王知津，杨 霞

（1.国网陕西省电力公司安康供电公司，陕西 安康725000；2.武汉克雷盾科技有限公司，湖北，武汉43000）

110 kV小牵线为全线架空线路，全长为67.5 km，共78 基杆。2019 年7 月15 日47#杆C 相遭雷击炸绝缘子串1次，2019年8月17日51#杆A相遭雷击炸绝缘子串1 次，如图1 所示，110 kV 小牵线路频繁出现雷击跳闸和绝缘子串击炸事故，严重影响供电可靠性运行。目前国网安康供电公司对小牵线的防雷主要采用架空双避雷线、改造杆塔冲击接地电阻、加装线路避雷器，在运行过程中发生避雷器击穿事故也经常发生，如图2 所示。110 kV 小牵线都沿大巴山和秦岭山修建，森林覆盖率达99%。山高路陡，大部分杆塔受到地理环境所限制，其运行维护及改造接地电阻非常困难，而且工程造价高。寻求新型的防雷装置来保障电能供应是非常迫切的问题。

图1 绝缘子串遭雷击炸坏

1 110 kV线路雷击钳位保护器防雷原理

图2 线路避雷器雷击炸坏

钳位保护器是在线路金属氧化物避雷器的基础上开发的一种新型防雷装置，110 kV线路雷击钳位保护器正常运行时与线路采用复合绝缘子进行隔离，平时没有泄漏电流流过保护器本体，当线路出现雷击过电压时，保护器探针探测到线路过电压时，钳位保护器瞬间动作，保护器本体脉冲电容对雷电波头进行削波，降低雷电幅值，钳住绝缘子的闪络电位。防止线路绝缘子闪络造成的跳闸事故。110 kV钳位保护器其主要特点是不用改造接地装置，出现故障后不影响电网运行。用在山区线路是非常经济、适用的一种防雷装置。具体钳位保护器防雷原理如图3、4、5所示。

当图1 是线路没有遭受雷击过电压的波形，是一个的正弦电流波。

图3 线路未遭受雷击过电压的正弦电流波

图4 线路遭受雷击时正弦电流波受干扰变形

图5 加装钳位保护器后，线路遭受雷击时波形

当图2 是线路遭受雷击时的波形，正弦电流波遭受雷电的干扰发生了变形，雷电的波头在几μs受干扰变形内升到了峰值，此时产生的过电压幅值极高，当此电压幅值超过了绝缘子串的冲击闪络电压时将会发生闪络或击穿。当图3雷电经过钳位保护器后，将雷电高幅值，高陡度的雷电波头进行了“削波”，“削波”意味着降低了雷电波头的幅值与陡度。当雷电幅值低于绝缘子闪络电压幅值时，绝缘子即不会闪络。绝缘子不闪络线路雷击就会跳闸。

2 110 kV小牵线路雷击钳位保护器选点原则

根据历年来的运行维护经验及雷电定位系统查询线路地形、地貌、杆塔的经纬度选择110 kV线路易击段、跳闸次数最多的线路安装。在此次工程应用中重点选择如下：如图6 沿着山顶走的线路、线路制高点的杆塔2 边相绝缘子串处安装，杆塔接地电阻高于25 Ω以上的选择A、B、C三相同时安装钳位保护器；如图7所示三跨线路选择2基杆塔A、B、C三相同时安装；如图8所示沿着山坡走的线路选择了最空旷的边相上安装；如图9 所示沿着山顶爬坡翻山的线路选择了上到山顶的连续2 基杆塔和从山顶或山脊下山的2 基杆塔边相上各安装一支钳位保护器。

图6 沿着山顶的线路

图7 三跨线路（跨河流、跨山谷、跨深涧）

图8 沿着山坡走的线路

图9 沿着山顶爬坡翻山的线路

3 安装方法及示意图

110 kV 线路雷击钳位保护器上端与横担固定垂直悬挂，安装钳位保护器时，保护器下端的放电环与放电探针的间隙距离须要人工调整450～5000 mm之间。分别为2次、3次、2次、5次、6次、1次、2次等，与历年来相比小牵线遭受雷击的跳闸次数从12多次降低为0次，图11为56#、22#杆塔安装图片。

图10 110 kV线路雷击钳位保护器安装示意图

图11 XLQW/110-II型110 kV线路雷击钳位保护器安装

5 加装线路雷击钳位保护器线路概况

2020 年5 月国网安康供电公司在小牵线9#、22#、26#、33#、48#、56#、63#、69#、74#、安装了9 组XLQW/110-II 型110 kV 线路雷击钳位保护器进行了试用，经历雷雨季节的试运行，其中9#、33#、56#、63#、74#分别成功记录了雷击动作次数

6 结束语

综合上述，雷击钳位保护器在线路中最大的优点在于不需要做接地装置及接地引下线便能钳住线路过电压幅值，保护线路绝缘子的击穿，在陕南山区110 kV线路中应用效果非常明显，针对山区的线路、巡视交通不便、接地电阻不好处理、发生故障后不容易查找和故障后影响电网运行的线路中，使用110 kV线路雷击钳位保护器来减少雷击跳闸和雷击炸绝缘子串是行之有效的办法。