研究500kV线路氧化锌避雷器的运行实践

石 林

（国网四川省电力公司检修公司，四川 成都 610000）

氧化锌避雷器是一种新型的避雷器材，具有结构简单、通流容量高、保护特性好、优良的非线性特性等诸多的优点，将其应用于高压线路的防雷中，具有非常高的防雷效果，500kV高压线路是我国电力网络中的重要组成部分，为了对氧化锌避雷器在其线路中的应用效果进行分析探讨，本次研究中选取某市的500kV高压输出线路作为实例，该线路的传输距离较长，其经过区域的地形较复杂，主要沿山谷沟壑走向，并且其杆塔的挡距大小不均，其经过区域的森林覆盖率较低，由于气象原因，该地区的电力线路受到雷击的概率较大，本次研究中，在该线路中安装了一定数量的氧化锌避雷器，下面对其应用效果进行简单分析。

一、500kV传输线路的防雷机理及避雷器的安装形式

首先对电力传输线路的防雷机理进行简单分析，在电力传输线路运行过程中，一旦其避雷线或者线路的杆塔受到雷击，雷电流一部分会通过杆塔的塔体流向大地，另一部分雷电流会通过避雷线传入到相邻的杆塔中，如果将线路避雷器安装于杆塔的绝缘子串附近，如果雷电流的值达到避雷器的动作值，绝大部分的类电路会通过避雷器泄放于导线中，并会沿着导线进行传播，由于电力线路之间存在一定的电磁感应作用，雷电流在导线与避雷线上的传播过程中，会在其上产生一定的耦合分量，由于避雷器的分流作用，导线上的电位值会显著提升，这会使导线与塔顶之间的电位差值比绝缘子串的闪络电压值小，对于绝缘子串的闪络具有很好的抑制作用，由此可见，在电力线路中安装避雷器，能够很好的对电力线路中的电位进行控制。在实际的应用中，电路的放电电压是定值，而雷电流实际的强度大小主要由大气条件与地理位置等共同决定，线路在运行的过程中不管是遭遇雷电绕击还是雷电反击，避雷器的保护范围主要是：安装有避雷器的杆塔及线路的绝缘子串。

表1 杆塔耐雷水平的计算参数值

表2 不同接地电阻下的耐雷水平计算结果

在电力线路的避雷器的安装过程中，通常会将其与绝缘子串进行并联的安装，如果将其安装于耐张塔上，可以将其直接在跳线处悬挂，如果要将避雷器安装于直线塔中，应该将其沿直线方向伸出安装于专设的支架上。在实际的安装过程中，要对避雷器与铁塔之间的安全距离进行有效的控制。

表3 避雷器不同安装方式下线路耐雷水平计算

二、500kV线路安装氧化锌避雷器前后的耐雷水平的变化

为了对氧化锌避雷器在500kV电力线路中的实际应用效果进行分析，选取某500kV的线路作为实例，对其应用氧化锌避雷器前后的耐雷水平进行计算，本次研究中所选取的500kV线路的杆塔共有74基，线路全长37.525千米，其中的49#、31#、27#、23#、17#、10#是容易遭到雷击的杆塔，近年来，为了提升线路的抗雷击能力，在其10#与72#杆塔之间共安装有38支氧化锌避雷器，为了有效的简化计算，快速得到计算结果，并对其进行有效的分析，本次计算中，选取其57#与61#杆塔之间的避雷参数来进行计算，这其中的氧化锌避雷器的安装形式主要有JG2-21耐张塔、ZB5-27与ZB3-27(30)直线塔三种，其耐雷水平的计算参数如表1所示。

应用规程法对59#杆塔没有安装避雷器之前的耐雷水平进行有效的计算，其计算公式如下式所示：

上式中Lt表示的含义是：杆塔的电感值；k表示的含义是：考虑电晕效应之后的导线与地线之间的耦合系数值；K0表示的含义是：导线与地线之间的几何耦合系数；hc表示的含义是：导线对地的平均高度；hg表示的含义是：地线对地的平均高度；ha表示的含义是：横担对地高度；ht表示的含义是：杆塔的高度；Ri表示的含义是：杆塔冲击接地电阻；β表示的含义是：杆塔分流系数；U50%表示的含义是：线路绝缘的百分之五十雷电冲击放电电压。将线路、杆塔的实际数据，带入上式中，能够得到在安装避雷器之前，59#杆塔的耐雷水平值为171KA。

将EMTP软件应用于不同绝缘配置及不同接地电阻下的59#杆塔的耐雷水平的仿真计算中，由于塔顶雷击的过程中，其影响范围有限，在仿真模型建立的过程中，将58#及60#以外的线路应用一定阻值的等值电阻来进行代替，其仿真模型如图1所示。

通过计算得到冲击接地电阻不同时，其耐雷水平的仿真计算结果如表2所示。

由上表中的数据可以看出，随着冲击接地电阻的值的增加，杆塔的耐雷水平在一定程度上会有所降低。另一方面，对绝缘子串的长度对杆塔是耐雷水平的影响进行分析，通过相关的计算结果分析发现，绝缘子串的片数的增加，对于杆塔耐雷水平的提升具有积极的作用。

将氧化性避雷器安装于电力线路中，使其与绝缘子串处于并联状态，应用EMTP软件，对氧化锌避雷器安装于一相、两相、三相线路上的耐雷水平进行计算，得到相关的计算结果如表3所示。

由上表中的计算结果可以看出，对电力线路安装氧化锌避雷器之后，线路的耐雷水平显著提升，在实际的应用中，装设两相避雷器与装设三相避雷器的耐雷效果差别不大，在本次研究中的59#杆塔上装设两相避雷器是比较合理的。

三、500kV线路氧化锌避雷器防雷效果的简单分析

对本次研究中选取的500kV线路在应用氧化锌避雷器前后的遭雷击情况进行统计分析，发现安装氧化锌避雷器之后，线路中因雷击导致跳闸事故的次数为0，各个线路上的避雷器的工作次数各不相同，从总体上来讲，应用氧化锌避雷器之后，500kV线路受到雷击的事故发生率明显的降低，具有非常好的防雷击应用效果。

结语

氧化性避雷器是一种性能良好的新型避雷器，本文结合相关的应用实例，对氧化锌避雷器在500kV高压传输线路上的应用效果进行了简单分析，通过对相关线路应用避雷器前后的耐雷性能进行计算，发现氧化锌避雷器在500kV线路中具有非常好的应用效果。

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