氧化锌避雷器研究和使用

输电线路用悬式合成外套氧化锌避雷器的研制与使用

上海市电力公司超高压输变电公司

刘新平朱炜

摘要：为进一步降低线路跳闸率、提高输电线路在雷季的运行可靠性，有必要改善线路防雷水平。采用新型合适的防雷措施——线路悬式合成外套氧化锌避雷器，是一个很好的方法。本文就线路避雷器的选型、安装及维护三个方面进行了阐述，以使该新技术能进一步推广应用，确保电网的安全运行。

关键词：线路避雷器安装运行

前言：上海电网在迅速发展的同时，通过对原有输电线路的技术改造和维修，使得线路的整体健康水平有较大程度的提高。但重要输电线路或偏远地区巡视、检修困难的线路在每年雷季仍发生雷击跳闸，对电网构成较大威胁。为降低线路跳闸率、提高输电线路的运行可靠性，有必要进一步改善线路的防雷水平，采用新型合适的防雷措施。故在90年代后开发线路用悬式合成外套氧化锌避雷器这项新技术，解决了以往的氧化锌避雷器采用瓷外套、重量大、只能采用座式安装这一问题。而合成外套避雷器重量轻、尺寸小，机械和电气性能优良，很适宜于在线路上悬挂使用。

为此，我公司自2002年起在多条220kV输电线路的铁塔上使用了合成外套氧化锌避雷器，均安全运行至今。以下就线路用合成外套氧化锌避雷器的研制选型及使用作一论述。

一、线路避雷器的研制选型

线路避雷器主要应用于输电线路上，悬挂安装在杆塔上与被保护线路绝缘串相并联，用于限制雷电过电压。为满足悬挂式避雷器重量轻的要求，在考虑避雷器结构时，选择了结构轻巧的合成外套形式。由于线路避雷器安装运行分布于各杆塔上，因此要求其运行时几乎不发生老化现象，以便减少维护与试验。鉴于以上两点考虑，线路悬式避雷器总体结构由合成外套避雷器本体和串联间隙组成。合成外套避雷器本体由具有优异伏安特性的ZnO（氧化锌）电阻片固定，定位于环氧玻璃纤维芯体内，并在外包覆硫化成型硅橡胶外套。串联间隙由环电极、空气间隙和护线条构成。当雷击杆塔输电线路时，由于串联间隙的放电电压低于线路绝缘子串50％雷电放电电压，雷击使串联间隙放电，避雷器通过雷电流，释放并吸收了雷电过电压能量，从而提高了线路耐雷水平，降低了雷击跳闸率。正常运行工况时，串联间隙隔离工频持续运行电压，本体不承受电压，其内的ZnO（氧化锌）电阻片荷电率几乎为零，“老化”现象亦几乎不存在。

主要参数见表（一）YH10CX－192/560

同时着重对以下二个方面进行研究：

1.1串联间隙研究

交流输电线路带串联间隙避雷器应有可靠的保护作用，关键是串联间隙放电可靠性要高，则要求：

（1）当雷击线路及杆塔接地电阻偏大发生反击时，避雷器要可靠动作，保护线路绝缘子串不闪络。串联间隙的冲击、操作、工频放电电压均应低于线路绝缘子串的放电电压，但串联间隙的操作冲击放电电压又必须大于系统的操作过电压幅值。

（2）避雷器动作后，要尽快可靠的熄弧，恢复正常运行状态。

经研究试验、收集资料及吸取成功的经验，对本体和串联间隙的参数、结构设计两种串联间隙供选择：a、棒－棒空气间隙；b、环电极和空气间隙。最后确定采用环电极和空气间隙串联间隙。通过线路绝缘子串与串联间隙的绝缘配合、工频和操作过电压耐受特性、工频续流遮断特性的分析研究，确定串联间隙的距离：YH10CX－192/560为850mm±50mm。

1.2合成外套及环氧芯体研究

合成外套氧化锌避雷器的伞套可选用的材料较多，如聚脂、三元乙丙橡胶、硅橡胶等。经调研比较后，选择合成绝缘子专用高温硫化

硅橡胶（HTV）作复合外套，这种胶的键能高热稳定性好，有较好的耐污性能及憎水性。

线路悬式避雷器的机械强度主要是由环氧芯体来承受的，经综合分析比较，采用环氧玻璃纤维缠绕方式对电阻片进行定位及作为支承结构。这种结构对于承受15倍避雷器自重的拉伸负荷，其裕度是非常大的。

硅橡胶与绝缘芯体的粘接质量直接影响密封性能，因此我们选择一种特殊的偶联剂用于外套与绝缘筒之间，使之形成化学联接。这样复合外套整体、一次成型直接硫化在绝缘筒外层，消除了中间气隙，保证了电气性能和密封性能。

二、线路避雷器的安装选择

2．1安装方式

虽然线路避雷器的安装尚无明确的规范要求，但是其安装总体来说还是较简单、方便的。耐张杆塔可直接安装在跳线串上，直线杆塔则根据不同的塔型几何尺寸加工安装吊架。安装方式的原则是：（1）安装线路避雷器应确保杆塔外绝缘配合，符合有关的安装流程要求。

（2）上、下法兰结构适应各类杆塔需要且应安装方便、灵活。

避雷器外形结构见图2-1：

（3）安装完毕后的避雷器与绝缘子的最小空气距离不得小于1.5米。

（4）避雷器的三相接地线宜采用绝缘铜铰线，该三根铜铰线串

过放电指示仪铁芯后即可与铁芯的接地点相连。

（5）放电指示仪可根据便于观察与维护原则安装在适当高度。该指示仪工作后需及时更换。

图2-1

2．2安装的线路与杆塔

线路避雷器的安装地点是根据线路的具体运行情况，如历年雷击跳闸、易击地段、易击杆塔等，并充分利用雷击定位系统对线路雷击进行分析，同时结合线路杆塔的相关参数，如地形、杆塔形式、运行

电压、外绝缘配合等因素综合考虑。我们选择历年曾多次发生雷击跳闸的偏远输电线路，并采取在直线杆塔三相横担上悬挂安装的方式。线路安装的具体情况见下表：

三、运行维护及注意事项。

由于空气间隙的隔离作用，在正常运行状况下避雷器本体几乎不受运行电压，顾可免于定期试验。

线路避雷器在投入运行后应定期检查合成外套是否完好，有无裂纹，是否有脆化、粉化迹象，安装是否牢固，放电计数器接线是否可

靠。在每年3～10月的雷雨季节期间，应有专业运行人员定期观察。

在避雷器动作后，需对伞群与护套、放电环、导线进行检查或作维护，同时作好定期记录和次数统计，运行记录与分析，便于今后的运行总结。在运行若干年后或对动作后的避雷器性能有疑问，可按相关标准对其抽检样品进行预试检测。

四、结论

目前还缺少线路悬式合成外套氧化锌避雷器的运行数据，如何有效提高线路耐雷水平有待进一步积累运行经验。今后尚需做好线路防雷基础统计工作，及时跟踪线路避雷器的应用和运行情况，掌握线路的运行状况，落雷密度与跳闸率关系，跟踪运行效果，适时进行交流总结，以便使这项线路防雷新技术得到有效推广应用。

此外，输电线路用悬式合成外套氧化锌避雷器尚需进一步规范和完善相应的技术条件及行业标准，解决其选型（如采用空间隙或合成绝缘子连接等）、通流容量、安装方式、运行维护等规范性问题，以进一步提高运行可靠性，确保电网的安全运行。