110 kV送电线路ZnO避雷器的应用与实效

摘  要：介绍了线路型金属氧化物避雷器在宁波电网两条110 kV送电线路上的应用，并总结了两年来的运行情况，比较分析了安装避雷器前后线路耐雷水平和应用效果，认为线路型避雷器是送电线路有效的防雷措施，为线路型避雷器在高压送电线路上的推广应用积累了运行经验。
    关键词：金属氧化物；避雷器；送电线路；防雷  

0问题的提出
    高压输电线路故障跳闸的一个重要原因是雷击故障。宁波电网1998～2001年110 kV及以上线路故障跳闸统计表明，雷击故障跳闸达到了50％～60％。减少送电线路的雷击故障跳闸已成为送电线路安全运行的一个突出问题，是电网运行部门一项十分重要的任务。
　　分析近年来的雷击跳闸记录，发现雷击跳闸率最高的是110 kV沥石线和丹石线，仅1998、1999两年跳闸就达14次，其中沥石线8次，丹石线6次，占同期整个宁波电网110 kV及以上送电线路雷击跳闸的43．8％，对电网的安全运行造成了严重影响。如何减少这两条线路的雷击跳闸，成为一个焦点问题。
　　110 kV丹石线长30．3 km，拉线塔和自立塔混合使用，共89基，其中70％为山地，全线采用双避雷线，直线塔采用XSH－110／70型合成绝缘子，耐张塔8片XWP2－7防污绝缘子。
　　110 kV沥石线长52．2 km，拉线塔和自立塔混合使用，共156基，85％为山地，全线采用双避雷线，直线塔采用7片XWP－7、XWP－10和8片LXP－7绝缘子，耐张塔8～9片LXP－7，8片XWP－7和9片XWP－10绝缘子。
　　丹石线和沥石线均处于象山县东南地区的沿海山地，按《浙江电网污区分布图》属Ⅱ－Ⅲ级污秽
区。两线路投运以来，由于路径地形地貌和当地气象条件较为恶劣，雷击故障一直来较多。为降低线路雷击跳闸率，在1998年前已经采取了降低接地电阻，安装防雷多针系统等措施。从两线路的接地电阻测试情况看，除个别杆塔外均符合设计和规程要求，但雷击故障仍然频发，装有多针装置的杆塔仍遭雷击。于是，借鉴国内外的成功经验，考虑在这两条高雷击跳闸率的110 kV路线上应用线路型金属氧化物避雷器（ZnO避雷器）作为线路的防雷措施。
1线路型避雷器的基本原理以及应用情况
    用于送电线路防雷的避雷器并联于线路绝缘子串旁，通过保护绝缘子串，提高线路的耐雷水平，降低雷击跳闸率，达到防雷目的。线路型避雷器分为带串联间隙和无串联间隙两种结构类型。 　　带串联间隙型避雷器与导线通过空气间隙来连接，间隙击穿电压低于绝缘子串的闪络电压，正常时避雷器处于“休息”状态，不承受工频电压的作用，只在一定幅值的雷电过电压作用下串联间隙动作后避雷器本体才处于工作状态，因此具有电阻片的荷电率较高，雷电冲击残压降低，可靠性较高，运行寿命较长等特点。无串联间隙型避雷器直接与导线连接，利用避雷器电阻的非线性特性保护绝缘子串，与带串联间隙型相比具有吸收冲击能量可靠，无放电延时的优点。同时，为防止避雷器本身故障时影响线路正常运行，无间隙避雷器一般装有故障脱落装置。
　　国外如美国和日本从20世纪80年代开始将避雷器应用于送电线路上，取得良好效果。有关资料显示^［3］，我国从90年代中后期开始在送电线路使用避雷器来提高耐雷水平，降低线路雷击跳闸率，如广东、四川等地的高压线路应用避雷器都取得较为理想的效果。理论和工程实验都表明安装线路避雷器作为送电线路的防雷措施是可行而且是有效的。但我省此前尚无110 kV送电线路上应用线路型避雷器方面的运行经验。
2线路避雷器及其安装位置选择
    宁波电网线路避雷器选用的是宁波镇海国创高压电器公司生产的HY20CX－84／244型带串联间隙和HY10WX－120／334TL带脱离装置的无间隙线路型金属氧化锌避雷器，其主要技术参数见表1。

　　从表1的技术参数可见，两种型号的线路型ZnO避雷器在伏－安特性、暂态电压承受能力、耐污能力以及密封性能方面，能满足110 kV线路的运行和防雷要求。而且，无间隙型避雷器的脱离装置其工频故障电流下的动作特性、耐受电流冲击和动作负载不动作能力均较好，能保证避雷器故障时不影响线路的正常运行，实现免维护。
　　避雷器安装地点的选择，主要针对易雷击杆塔和区段。分析两条线路近年来查到的雷击故障点分布，发现雷击杆塔主要是两个区域。丹石线集中在83～85号塔之间，地形地貌特征为线路右边相侧为山峰、左边相侧为空旷的山谷或水库，故障点主要在左边相和中相，位于山顶附近的84号塔左相和中相分别故障4次和3次，相邻的85号塔左相和中相也各有3次故障闪络。沥石线故障点分布相对较广，但7～21号塔区段故障占了一半以上，故障点主要在两边相绝缘子，中相绝缘子闪络较少，该易击区域的地形地貌特征为连续跨越多个山峰，跨越较大，最大一档达879 m。为此，将此两个易雷击的区段作为线路避雷器的安装地段，并按故障点情况确定安装避雷器的杆塔。
　　丹石线除83～85号塔外，相邻的82、86号塔耐雷水平也较低（见表3），因此82、86号塔也考虑在两边相安装避雷器。沥石线由于易击段范围较大，故考虑故障的7、8、11、12、15、20、21号等7基杆塔安装避雷器，同时对位于顶峰两侧山腰，从地形地貌分析易遭雷击的13、17号塔也予加装，两线路共确定14基杆塔安装线路避雷器。  
　　考虑到安装费用及线路中相负角保护的特点，一般只在每基杆塔的两边相安装避雷器，结合雷击故障相别情况，丹石线83～85号以及沥石线8号
地貌有可能为绕击雷，为防绕击在上述4基杆塔上每相均安装避雷器^［1］。
　　为积累运行经验，视安装地点杆塔结构，分别使用带间隙和带脱离装置的无间隙避雷器。实际安装时丹石线以带间隙型避雷器为主，沥石线以无间隙型避雷器为主，共安装线路ZnO避雷器32支，其中带间隙12相、无间隙20相。
　　线路避雷器的安装地点和类型见表2，安装分装用支架将避雷器外挑，带串联间隙型用支架将避雷器外挑并吊高后与绝缘子串并接。
　　（2）对杆塔的中相，直接用支架将避雷器固定在导线与杆塔之间。
　　（3）对耐张塔边相，采用将避雷器固定于横梁与跳线间方法。
　　另外，线路避雷器的安装应充分考虑风速的影响，对支架结构按线路设计要求进行相应校核。

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