输配电及用电工程专业技术报告

输配电及用电工程专业技术报告线路型金属氧化物避雷器在10kV线路上的应用与成效鉴定：

（技术负责人，高级工程师）审查：

（设计室主任，工程师）编制：

（设计室科员，助理工程师）安达供电有限责任企业2016年

11月一、问题的提出高压输电线路故障跳闸的一个重要原由是雷击故障。安达电网1998～2001年10kV及以上线路故障跳闸统计表示，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转的一个突出问题，是技术部门一项十分重要的任务。剖析1997年来的安达电网雷击跳闸记录，发现雷击跳闸率最高的是10kV安庆线和安-学线，仅1998、1999两年跳闸就达14次，此中安-庆线8次，安-学线6次，占同期整个安达电网10kV及以上送电线路雷击跳闸的43．8％，对电网的安全运转造成了严重影响。怎样减少这两条线路的雷击跳闸，成为一个焦点问题。10kV安学线长30．3km，拉线塔和自立塔混淆使用，共89基，此中70％为山地，全线采纳双避雷线，直线塔采纳XSH－10／70型合成绝缘子，耐张塔8片XWP2－7防污绝缘子。10kV安庆线长52．2km，拉线塔和自立塔混淆使用，共156基，85％为山地，全线采纳双避雷线，直线塔采纳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。安学线和安庆线均处于安达县东南片的丘陵山地，属Ⅱ－Ⅲ级污秽区。两线路投运以来，因为路径地形地貌和当地气象条件较为恶劣，雷击故障向来来许多。为降低线路雷击跳闸率，在1998年前已经采纳了降低接地电阻，安装防雷多针系统等举措。从两线路的接地电阻测试状况看，除个别杆塔外均切合设计和规程要求，但雷击故障仍旧频发，装有多针装置的杆塔仍遭雷击。所以，借鉴省内外同行部门的成功经验，考虑在这两条高雷击跳闸率的10kV路线上应用线路型金属氧化物避雷器（ZnO）作为线路的防雷举措。二、线路型避雷器的基来源理、产品种类及应用状况1、基来源理用于送电线路防雷的避雷器并联于线路绝缘子串旁，经过保护绝缘子串，提升线路的耐雷水平，降低雷击跳闸率，达到防雷目的。线路型避雷器分为带串连空隙和无串连空隙两种构造种类。带串连空隙型避雷器与导线经过空气空隙来连结，空隙击穿电压低于绝缘子串的闪络电压，正常时避雷器处于“歇息”状态，不承受工频电压的作用，只在必定幅值的雷电过电压作用下串连空隙动作后避雷器本体才处于工作状态，所以拥有电阻片的荷电率较高，雷电冲击残压降低，靠谱性较高，运转寿命较长等特色。无串连空隙型避雷器直接与导线连结，利用避雷器电阻的非线性特征保护绝缘子串，与带串连空隙型对比拥有汲取冲击能量靠谱，无放电延时的长处。同时，为防备避雷器自己故障时影响线路正常运转，无空隙避雷器一般装有故障零落装置。2、产品种类一般ZnO避雷器的典型构造有两种：一为支柱式，另一为GIS型(罐式构造)。支柱式ZnO避雷器可独自装设使用，而罐式构造装于GIS内。支柱式的外壳经历了瓷绝缘——EPDM(三元乙丙胶)——硅橡胶。罐式尺寸的减罕有助于减小GIS。支柱式ZnO避雷器自从80年月末和90年月初以来，ZnO避雷器的使用和被用户广泛认同，大大减少了电力系统的保护问题。在早期的构造中，ZnO元件装在瓷套内，并且端部封装一胶要用O型密封圈加以密封。跟着时间的推移，特别在恶劣的环境中，密封圈简单劣化而让潮气侵入。80年月，聚合物壳体避雷器问世，英国BowthorpeEMP企业制造出一整个系列聚合物壳体避雷器，电压直到400kV。在设计时，ZnO元件柱的表面被玻纤加强的树脂平均地包封。这类构造无气孔，机械强度高，而且在ZnO柱的表面形成平均的介电强度。这类壳体的资料为EPDM(三元乙丙胶)。它抗电痕，特别合用于污秽地域。继EPDM聚合物以后，出现了硅像胶壳体，硅橡胶壳体对比EPDM壳体，拥有显然的优势，这特别表此刻：①硅橡胶的主化学键上不含碳氮化合物，使之拥有高度抗表面污染力和防备碳化泄露通道时的形成；②硅原上了附着很多CH3使之拥有疏水性，若表面堆积污秽层，硅能将它的疏水性转移到附着膜上，这就是说，低分子量的硅油能够从本体转移到表面，这就叫低浓度硅迁徙；③硅橡胶中硅氧键是一个很强的化学键，因之硅像股能受环境的影响诸如臭氧、紫外线辐射或温度极端颠簸。④硅橡胶外壳在内部出现过压力时，它不会像瓷那样爆炸，并有碎片飞出，危及人身及设施安全，硅橡胶仅形成小洞，将压力排出。⑤硅像胶运输方便，安装简单。硅橡胶对比瓷绝缘减少重量约50％，减小长度25％。因为硅橡胶拥有以上优秀性能，愈来愈多的制造企业在避雷器上用硅橡胶代替瓷绝缘。如ABB企业当前供给的中压避雷器，80％为硅橡胶避雷器。罐式新式避雷器将避雷器作成罐式构造，宽泛地用于SF6关闭式组合电器(GIS)中。高电位梯度ZnO元件的使用，大大降低了避雷器的高度。一般ZnO元件避雷器高度为470mm，而高电位梯度ZnO元件避雷器高度仅为250mm。其高度约为一般式的一半，这有助于减小GIS的尺寸。采纳高电位梯度ZnO元件，可使避雷器呈单柱式，而不需要柱间引线。这就减小了罐式避雷器的内部电感。高电位梯度ZnO元件的单个通信能力亦好于一般的ZnO元件。3、应用状况外国如美国和日本从20世纪80年月开始将避雷器应用于送电线路上，获得优秀成效。我国从90年月中后期开始在送电线路使用避雷器来提升耐雷水平，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获得较为理想的成效。理论和工程实验都表示安装线路避雷器作为送电线路的防雷举措是可行并且是有效的，但我县此前还没有10kV送电线路上应用线路型避雷器方面的运转经验。两种型号的线路型ZnO避雷器在伏－安特征、暂态电压承受能力、耐污能力以及密封性能方面，能知足10kV线路的运转和防雷要求。并且，无空隙型避雷器的离开装置其工频故障电流下的动作特征、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转，实现免保护。避雷器安装地址的选择，主要针对易雷击杆塔和区段。剖析两条线路最近几年来查到的雷击故障点散布，发现雷击杆塔主假如两个地区。安学线集中在83～85号塔之间，故障点主要在左侧相和中相，位于相邻的85号塔左相和中相也各有3次故障闪络。安庆线故障点散布相对较广，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，该易击地区的地形地貌特色为连续超越多个山岳，超越较大，最大一档达879m。为此，将此两个易雷击的区段作为线路避雷器的安装地段，并按故障点状况确立安装避雷器的杆塔。安学线除83～85号塔外，相邻的82、86号塔耐雷水平也较低（见表3），所以82、86号塔也考虑在两边相安装避雷器。安-庆线因为易击段范围较大，故考虑故障的7、8、11、12、15、20、21号等7基杆塔安装避雷器，同时对位于巅峰双侧山腰，从地形地貌剖析易遭雷击的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。考虑到安装花费及线路中相负角保护的特色，一般只在每基杆塔的两边相安装避雷器，联合雷击故障相别状况，安-学线83～85号以及安庆线8号地貌有可［1］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。为累积运转经验，视安装地址杆塔构造，分别使用带空隙和带离开装置的无空隙避雷器。实质安装时安学线以带空隙型避雷器为主，安庆线以无空隙型避雷器为主，共安装线路ZnO避雷器32支，此中带空隙12相、无空隙20相。线路避雷器的安装地址和种类见表2，安装分装用支架将避雷器外挑，带串连空隙型用支架将避雷器外挑并吊高后与绝缘子串并接。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，对耐张塔边相，采纳将避雷器固定于横梁与跳线间方法。此外，线路避雷器的安装应充分考虑风速的影响，对支架构造按线路设计要求进行相应校核。四、线路避雷器运转状况及成效线路型ZnO避雷器自2000年6月起分批投入运转，从投入运转以来的状况看，运转状况优秀，避雷器动作记录累计已达39次，防雷成效较为理想。安装线路避雷器以来，10kV安学线未发生雷击跳闸，线路避雷器已记录动作20次。10kV安庆线只在2001年7月21日发生一次雷击跳闸，雷击故障点为远离避雷器安装地区的86号杆，线路避雷器动作19次。线路避雷器的动作次数见表2。在此时期，处于同一地区的10kV线路多次发生雷击跳闸，35kV送电线路的雷击跳闸率仍较高。参照DL／T620－1997标准的线路耐雷水平计算参数、方法，线路加装线路型避雷器前雷击杆塔时的耐雷水平计算数据见表3。表中数据表示，安装避雷器前线路的整体耐雷水平是比较低的。安学线因为使用合成绝缘子、避雷线、塔型等要素，耐雷水平显然偏低。此中84、85号塔又因接地电阻较大，耐雷水平很低，以致在特定的地形地貌随和象环境下雷击闪络频发。安庆线的整体耐雷水平尚可，有的杆塔如11、15号塔超出了100kA，线路雷击跳闸的主要原由应是地形地貌和当地气象条件较恶劣，雷电活动激烈的所致。如15号塔耐雷水平已达169kA，但因其处于山顶的特别地形地貌而仍遭雷击闪络。安装避雷器后，线路的耐雷水平有了较大提升，一般地三相安装避雷器的耐雷水平将提升3～3．6倍，两边相安装的将提升1．6～2倍［2］。取三相安装避雷器的耐水平提升3倍，两边相安装避雷器的耐雷水平提升1．8倍，杆塔达到了100kA及以上的耐雷水平，大大提升了线路的防雷能力。综合两条送电线路安装线路避雷器前后耐雷水平的比较、避雷器动作状况和线路的实质运转成效，能够看到经过应用线路避雷器，提升了线路的防雷水平，大幅降低了线路的雷击跳闸，收到了预期的理想成效。五、结论1、从安达电网两条10kV线路的工程应用结果看，线路避雷器在10kV送电线路的实质应用成效是较为理想的，是一种有效的防雷举措。2、因为价钱成本问题，送电线路大批使用线路型ZnO避雷器的技术经济比较有待论证，但对雷击跳闸率较高的线路，依据地形地貌地质随和象状况，在易雷击段或雷击屡次的杆塔，使用避雷器来提升线路的耐雷水平，降低雷击跳闸率不论从技术上仍是经济上都是完整可行的。3、国产线路型避雷器的运转靠谱性虽尚需