加裝避雷器以后,當輸電線路遭受雷擊時,雷電流的分流將發(fā)生變化,一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔,一部分經塔體入地,當雷電流超過一定值后,避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導線,傳播到相臨桿塔。雷電流在流經避雷線和導線時,由于導線間的電磁感應作用,將分別在導線和避雷線上產生耦合分量。因為避雷器的分流遠遠大于從避雷線中分流的雷電流,這種分流的耦合作用將使導線電位提高,使導線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡電壓,絕緣子不會發(fā)生閃絡,因此,線路避雷器具有很好的鉗電位作用,這也是線路避雷器進行防雷的明顯特點。避雷器動作時塔頂電位和導線電位變化波形見圖1。
以往輸電線路防雷主要采用降低塔體接地電阻的方法,在平原地帶相對較容易,對于山區(qū)桿塔,則往往在4個塔腳部位采用較長的輻射地線或打深井加降阻劑,以增加地線與土壤的接觸面積降低電阻率,在工頻狀態(tài)下接地電阻會有所下降。但遭受雷擊時,因接地線過長會有較大的附加電感值,雷電過電壓的暫態(tài)分量L.di/dt會加在塔體電位上,使塔頂電位大大提高,更容易造成塔體與絕緣子串的閃絡,反而使線路的耐雷水平下降。因為線路避雷器具有鉗電位作用,對接地電阻要求不太嚴格,對山區(qū)線路防雷比較容易實現,加裝避雷器前后線路的耐雷水平與桿塔沖擊接地電阻的關系見圖2,從圖中不難發(fā)現加裝線路避雷器對防雷效果是十分明顯的。
2 線路避雷器使用及動作情況
淄博電業(yè)局管轄的110kV龍博1線和35kV南黑線、炭謝線位于丘陵和山地,多年來經常發(fā)生雷擊跳閘故障,據統(tǒng)計110kV龍博1線在1989~1996年共發(fā)生5次雷擊掉閘,35kV南黑線、炭謝線分別在1994~1997年各發(fā)生6次雷擊掉閘,雖然采取了各種措施,效果均不明顯。1997年在易遭雷擊的龍博1線62~64號和南黑線87、89、90號及炭謝線51號分別裝設了7組共20只線路型氧化鋅避雷器,安裝方式是在龍博1線和南黑線各懸掛3組9只,在炭謝線51號上相和下相各懸掛1只(該桿不久前遭雷擊),經過2個雷雨季節(jié)的考驗,線路未發(fā)生故障及掉閘事故,避雷器動作情況見表1。
3 避雷器的選型及安裝維護
線路避雷器有2種類型,即帶串聯間隙和無串聯間隙2種,因運行方式不同和電站避雷器相比在結構設計上也有所區(qū)別。
線路避雷器安裝時應注意:(1)選擇多雷區(qū)且易遭雷擊的輸電線路桿塔,最好在兩側相臨桿塔上同時安裝;(2)垂直排列的線路可只裝上下2相;(3)安裝時盡量不使避雷器受力,并注意保持足夠的安全距離;(4)避雷器應順桿塔單獨敷設接地線,其截面不小于25mm2,盡量減小接地電阻的影響。
投運后進行必要的維護:(1)結合停電定期測量絕緣電阻,歷年結果不應明顯變化;(2)檢查并記錄計數器的動作情況;(3)對其緊固件進行擰緊,防止松動;(4)5a拆回,進行1次直流1mA及75%參考電壓下泄漏電流測量。
4 結束語
淄博電業(yè)局嘗試應用線路氧化鋅避雷器防止線路雷害故障取得了初步效果,裝設線路避雷器的桿段均未發(fā)生雷擊掉閘,在此基礎上,山東電力集團公司1998年撥專款用于220kV線路,在淄博電業(yè)局作為試點,以進一步探討積累應用線路避雷器防雷工作的運行經驗,便于今后在全省推廣應用。