线路避雷器在输电线路防雷中的应用

1高电压期中大作业姓名：马林学号：P131813733学院：电气工程学院专业：电气工程及其自动化3班2线路避雷器在输电线路防雷中的应用摘要：输电线路是电力系统的大动脉,它将巨大的电能输送到四面八方。漫长的输电线路穿过平原、山谷,跨越江河湖泊,遇到的地理条件和气象条件各不相同,所以遭受雷击的机会较多。随着电力系统的发展,由雷击输电线路引起的事故数量也日益增多。据电网故障分类统计表明,在高压线路运行的总跳闸次数中,由于雷击引起的跳闸次数占40%～70%,尤其在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区,雷击输电线路引起的故障率更高。在日本,50%以上电力系统事故是由于雷击输电线路引起的,CIGRE公布的美国、前苏联等12个国家的电压为275～500kV,总长为3.27万km,输电线路在连续三年运行中雷害事故占总事故的60%。为了减少输电线路的雷击故障,已采用了多种措施,如减小避雷线的屏蔽角,有的甚至用负保护角,提高输电线路本身的绝缘水平,降低杆塔的接地电阻等。从80年代开始,美国和日本先后成功地将避雷器应用到输电线路上,称之为线路避雷器(又称杆塔型避雷器),在各种电压等级的线路上都有成功动作的记录。经实践与计算表明,选择合适的杆塔避雷器技术参数,安装到雷电活动强烈或土壤电阻率高、且降低接地电阻有困难的线段,可大大提高部分线段耐雷水平,进而降低整个线路的跳闸率关键词：线路避雷器、雷击、输电线路3目录摘要............................................................................2一、线路避雷器防雷的基本原理...........................................4二、避雷器的分类..................................................................5三、线路防雷避雷器..............................................................6四、线路防雷对复合外套金属氧化物避雷器的基本要求......7五、运行避雷器的检测方法................................................8六、结束语.............................................................................9参考文献.....................................................................104一、线路避雷器防雷的基本原理雷击杆塔时,一部分雷电流通过避雷线流到相邻杆塔,另有一部分雷电流经杆塔流入大地中,杆塔接地电阻是暂态电阻的特性,般用冲击接地电阻来表征。雷击杆塔时塔顶电位迅速提高,其电位值为:UI=IR地+Ldi/dt,i为雷电流,R地为冲击接地电阻,后面一项为暂态分量。当塔顶电位UI与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时,将发生由塔顶至导线的闪络。即:UI-U1USO,如果考虑线路工频电压幅值UM的影响,则上式应为UI-U1+UMUSO。因此线路的耐雷水平与三个重要因素有关,即线路绝缘子的50%放电电压,雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说,线路的50%放电电压是一定的,雷电流强度与地理位置和大气环境条件相关,不加装避雷器时,提高输电线路耐雷水平往往只是采用降低塔体的接地电阻的办法,在山区,降低接地电阻是非常困难的,这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。加装避雷器以后,当输电线路遭受雷击时,雷电流的分流将发生变化,一部分雷电流从避雷线传入相邻杆塔,一部分经塔体入地,当雷电流超过一定值后,避雷器动作加入分流,大部分的雷电流从避雷器流入导线,传播到相邻杆塔。雷电流在流经避雷器和导线时,由于导线间的电磁感应作用,将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流,这种分流的耦合作用将使导线电位提高,使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压,绝缘子不会发生闪络,因此线路避雷器具有很好的5钳电位作用,这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。二、避雷器的分类：避雷器分为很多种，有金属氧化物避雷器，线路型金属氧化物避雷器，无间隙线路型金属氧化物避雷器，全绝缘复合外套金属氧化物避雷器，可卸式避雷器。避雷器的主要类型有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等。每种类型避雷器的主要工作原理是不同的，但是它们的工作实质是相同的，都是为了保护通信线缆和通信设备不受损害。管型避雷器管型避雷器实际是一种具有较高熄弧能力的保护间隙，它由两个串联间隙组成，一个间隙在大气中，称为外间隙，它的任务就是隔离工作电压，避免产气管被流经管子的工频泄露电流所烧坏；另一个装设在气管内，称为内间隙或者灭弧间隙，管型避雷器的灭弧能力与工频续流的大小有关。这是一种保护间隙型避雷器，大多用在供电线路上作避雷保护。2.阀型避雷器阀型避雷器由火花间隙及阀片电阻组成，阀片电阻的制作材料是特种碳化硅。利用碳化硅制作的发片电阻可以有效地防止雷电和高电压，对设备进行保护。当有雷电高电压时，火花间隙被击穿，阀片电阻的电阻值下降，将雷电流引入大地，这就保护了线缆或电气设备免受雷电流的危害。在正常的情况下，火花间隙是不会被击穿的，阀片电阻的电阻值较高，不会影响通信线路的正常通信。63.氧化锌避雷器氧化锌避雷器是一种保护性能优越、质量轻、耐污秽、性能稳定的避雷设备。它主要利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。以上介绍了几种避雷器，每种避雷器各自有各自的优点和特点，需要针对不同的环境进行使用，才能起到良好的避雷效果。三、线路防雷避雷器：线路防雷用复合外套避雷器在结构上采用带串联间隙的结构形式,一般将它分成两部分:避雷器本体和串联间隙。带串联间隙的合成避雷器的本体结构类似于普通的复合外套避雷器。根据瓷外套ZnO避雷器由于密封中容易造成的缺陷以及内部空腔的“呼吸”作用容易受潮,往往引起故障。复合外套避雷器一般采用内部无空腔的结构,即采用可以消除内部受潮的全密封固体绝缘结构。结构上主要由ZnO电阻片、环氧玻璃钢筒、外绝缘裙套和金具四部分组成。这种结构的显著特点就是选用不同的材料来分别满足对复合外套金属氧化物避雷器的机械及电气性能方面的要7求;合理地发挥了氧化锌电阻片优良的限压特性,环氧玻璃钢筒材料的高机械强度,裙套材料硅橡胶的抗污染、耐老化及耐漏电起痕性能好,各种材料和结构得到了充分的利用,发挥了各自的优良性能。四、线路防雷对复合外套金属氧化物避雷器的基本要求线路用避雷器需要解决的是避雷器本身的长期运行可靠性问题:即应考虑到在严酷的使用条件下的可靠性及寿命,即使在很大的雷击下应仍能维持电气和机械性能;应与已有的线路上的绝缘子串的绝缘配合防止雷击闪络故障和安装设计、维护方法等方面的问题。带串联间隙的线路用避雷器的设计必须考虑到输电线路的情况,在很多方面不同于电站型避雷器的设计。根据线路防雷的特点,ZnO避雷器带间隙后,由于间隙放电存在一定的分散性,为了保证避雷器工作的可靠性,在设计带间隙避雷器的结构时,应能满足线路防雷对带间隙的避雷器提出的技术要求:①应能满足长期承受工频电压作用而稳定工作的要求,即串联间隙在各种外界因素的作用下,在风吹、导线舞动等情况下应能保持其尺寸基本不变;②应具有足够的通流能力以泄放雷电流和吸收雷电冲击过电压的能量;③为限制雷电过电压,避雷器的保护水平应与线路绝缘子串有8很好的绝缘配合,以保证雷击被保护线路段时,无论被保护线路段内或被保护线路段外的绝缘子串均不应发生闪络;另外被保护线段外的线路遭受雷击时被保护线段内的绝缘子串也不应发生闪络;④避雷器应能可靠地切断工频续流,保证线路正常供电;⑤避雷器本体故障时允许线路重合闸,保证线路仍能工作;⑥紧凑型的设计:重量轻,体积小,能安装在现有的杆塔上;⑦防爆炸:即使在承受高于设计值以上的雷电流的作用下也不发生爆炸,保证人身和设备的安全;⑧密封性能好,不易受潮,可以减少目前瓷外套避雷器在运行中经常出现的由于受潮引起的事故,提高运行可靠性;五、运行避雷器的检测方法1.漏电流监测法在运行电压作用下,避雷器的总泄漏电流包含阻性电流(有功分量)和容性电流(无功分量)。在正常运行情况下,流过避雷器的主要为容性电流,阻性电流只占很小的一部分,约为10%～20%。研究表明:避雷器老化、受潮、内部绝缘部件受损及表面严重污秽时,总泄漏电流会增加,因此监测总泄漏电流基本能反映避雷器的运行状况。总泄漏电流增加时,其中容性电流变化不多,而阻性电流却大大增加,因此监测阻性电流可以更有效地反映避雷器的运行状况。目前避雷器普遍装设在线监测器对避雷器进行长期带电监测。监测器具备计数功能和在运行中指示泄漏电流功能,用来连续地监测MOA9的全电流,能基本反映避雷器的故障情况。使用在线监测器监测泄漏电流时应注意在线监测器对监测数据的影响。在线监测器损坏、安装错误等都会使监测数据异常。一旦发现监测器泄漏电流有异常时,应及时做带电测试或停电做常规试验。另外,应定期对在线监测器进行校验。要求加强运行人员对MOA的巡视检查力度,特别是在雷雨后应增加巡视检查次数2.停电检测阻性电流法测量运行电压下避雷器的泄漏电流是避雷器带电测试的主要内容,而停电测试阻性电流能更好地反映避雷器的劣化,避雷器老化或受潮所表现出来的电气特征均是阻性电流增大,因此测量避雷器的阻性电流是关键。目前阻性电流检测法主要包括谐波法和基波法。谐波法是经过数字滤波后,取出阻性电流的三次谐波分量,但通过谐波分量的变化对避雷器的老化程度做出定量分析是相当困难的。基波法是将输入电流电压经过数字滤波后,取出基波分量,然后用投影法计算阻性电流基波峰值来衡量避雷器性能,能够较有效地反映出避雷器的情况,它的准确性和适用性得到普遍认可。六、结束语中国避雷器制造技术已居世界一流水平，主要表现在电压等级高，产品种类全，投运数量多等方面。这并非意味着中国避雷器毫无问题，相反仍有许多问题需要解决，突出表现在：原材料/零部件的均一性差，附属产品的事故率高。除进一步改善各种电压等级、各种类型避雷器的老化、密封、机械耐10受、压力释放等重要性能，并拓宽其使用场合外。参考文献：【1】.林福昌.高电压工程（第二版）中国电力出版社【2】李凡,施围.线路避雷器的设计和试验[J].电网技术,2004(2):38-42.【3】邱毓昌,施围,等.高电压工程[M].西安交通大学出版社,1995.