摘要：35 kV 输电线路因绝缘水平低，雷击电磁暂态特性与高电压等级输电线路有较大区别; 线路防雷技术人员根据高电压等级线路避雷器的使用方法开展35 kV 线路防雷，导致了避雷器频繁爆炸的问题。利用电磁暂态分析软件ATP－EMTP，对35 kV 线路雷击特性进行了分析，提出了35 kV线路避雷器应多基杆塔多相导线同时安装的原则; 通过对不同雷电流作用下线路避雷器能量吸收情况进行分析，说明了线路避雷器频繁爆炸的原因，提出了解决现有35 kV 线路防雷问题的可行方案。
关键词：雷击暂态; 线路避雷器; 架空避雷线; 防雷措施
对于35 kV 输电线路绝缘水平较低，雷击导致的设备损坏( 如绝缘子炸裂、掉串、导线损伤等) 时有发生。偏远山区35 kV 线路供电距离较长，且所处地形的复杂程度与高等级线路几乎没有差异，为了避免因导线断线引起的森林火灾和人员伤亡，35 kV 线路采取单相接地即跳闸( 重合闸不投直接跳三相) 的保护策略，可见偏远山区35 kV 线路尤其是单电源的35 kV 线路雷击跳闸就意味着供电中断。线路避雷器在高电压等级电网中的成功应用，使得线路防雷技术人员地将其应用于35 kV线路，但是在实际运行中遇到了棘手的问题——35 kV 线路避雷器频繁爆炸。由于35 kV 线路通常只在近区线路段( 2 km) 架设1 根避雷线，而大部分中间线路没有避雷线，失去避雷线保护的35 kV 线路易遭受大幅值雷电直击。可见35 kV 导线可能受到直击雷比有避雷线保护的高电压等级线严重，而现行35 kV 线路避雷器参数并未考虑导线实际可能遭受的最大直击雷电大小，出现避雷器爆炸问题也就不足为奇。
1 35kV输电线路雷击暂态特性研究
由于35 kV 线路绝缘水平较低，在导线遭受雷电直击后表现出的雷击暂态特性也与高电压等级导线型号为LGJ－185 /30，架空避雷线型号为GJ－50，线路档距200 m，绝缘子型号为XWP2－70，每串绝缘子片数为4 片，杆塔接地电阻20 Ω。选用35 kV 线路避雷器型号为YH5CX－42 /120，直流1 mA 参考电压为60 kV，雷电冲击放电电压为120 kV，避雷器所用阀片2 ms 方波容量为400A，避雷器能量吸收能力为80 kJ，避雷器串联复合绝缘子空气间隙长度为0． 22 m。建立的分析模型，分析中对连续三基塔的过电压情况进行分析，中间杆塔的上相导线为受雷击导线。对应的线路模型，在未安装线路避雷器的情况，线路耐受直击雷水平为2．6 kA。线路有明显差异，本节将对线路未安装避雷器和仅被击点安装避雷器时的35 kV 线路雷击电磁暂态特性进行研究。
1.1未安装避雷器情况下雷击特性分析
在20 kA 雷电流作用于中间杆塔B 相导线时，从上面的分析可知，在20 kA 雷电流直击中间杆塔上相导线时，虽然中间杆塔绝缘子串被击穿，雷电流通过电弧通道向大地释放，但是仍然有部分雷电流通过导线向两侧传播，导致临近杆塔绝缘子串击穿。
如果雷电流幅值进一步增加，则除了临近杆塔的上相绝缘子串击穿，中间杆塔的非雷击相也会被击穿，以60 kA 雷电流直击中间杆塔上相为例，得到电气量波形在大幅值雷电流作用下，除了相邻杆塔的上相绝缘子串被击穿之外，本基杆塔的非雷击相绝缘子串也将发生击穿。造成本基杆塔非雷击相绝缘子串被击穿的原因在于，被直击相绝缘子电弧电流过大，，形成了雷电流通过电弧经杆塔入地，造成了变相反击。
从本小节的分析可知，35 kV 线路在遭受雷电流直击后表现出的暂态特性与高电压等级线路有较大差异，大幅值雷电流将导致被直击相多基杆塔被击穿甚至同一基杆塔的非雷击相被击穿。
1.2仅在被击点安装避雷器情况下雷击特性分析
仅在中间杆塔的上相安装线路避雷器，在60 kA雷电流直击上相导线的情况下， 对于35 kV 线路，单独对某基杆塔的某个易击相安装避雷器，当该相导线受到大幅值雷电流直击时，仅能保证本基杆塔该相绝缘子串不发生闪络，相邻杆塔的同相绝缘子串及本基杆塔的非雷击相均会发生闪络。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从以上分析可知，要保证35 kV 线路易受雷击段不发生绝缘子串雷击闪络，应该使用多基杆塔的多相导线同时安装避雷器的方式，具体到本文的分析模型，如果中间杆塔的上相导线为易受雷击点，则应该在中间杆塔的三相都安装避雷器，同时在左右两侧杆塔的上相安装避雷器。
2 35 kV 线路防雷措施研究
根据第二节分析结果，在中间杆塔的三相、左右两侧杆塔上相安装共计5 支避雷器。考虑不同的雷击电流幅值作用下各支避雷器的能量吸收情况，在避雷器连续安装的情况下，中间导线上相( 被绕击点) 避雷器吸收能量最大，其次是左右两侧杆塔的上相避雷器，中间杆塔的非雷击相能量吸收较少。当直击雷电流幅值大于40 kA 时( 出现概率35． 11%) ，被直击点附近的线路避雷器将发生损坏。实际35 kV 线路避雷器安装中，技术人员未必采取了连续多基塔多相安装的方式，避雷器吸收的能量将大于本报告数值，出现避雷器损坏的概率将更大。
现有线路避雷器如果仅仅从多只并联安装，或者采用更大方波容量阀片着手应对频繁爆炸问题，则要保证在160 kA 以下雷电流( 出现概率98． 48%) 作用下不发生损坏，至少应在易受绕击点绝缘子串并联安装6 支普通型35 kV 线路避雷器，或者在保持现有避雷器1 mA 参考电压不变的情况下使用波容量为2 400 A 的线路避雷器，这两种方式可实施性不高。
实际上现有任何电压等级的线路避雷器，在失去避雷线对导线屏蔽的情况下，都无法承受大幅值雷电流对导线直击所产生的过电压。35 kV 输电线路正是因为失去了避雷线的保护，才出现线路避雷器频繁爆炸的问题。因此，对于雷害严重的35 kV线路区段，应采取添加架空导线与线路避雷器相结合的防雷方式。在防止大幅值雷电流直击导线的前提下，发挥线路避雷器防范绕击和反击雷电的重用。
3 输电线路防雷击领域中应当施行的措施
科学合理的在各种类型的避雷措施中选择。针对35 kV的输电线路避雷器来说，其中主要包含是无串联间隙以及有串联间隙这两种形式，一般情况之下是被安置在线路导线之上的，所以说在选择工作进行的过程中，应当选择的是具体构成结构较为简单以及质量较为低下的型号。无串联间隙形式避雷针可以使笔者提及的这些要求得到满足，因此可以当成是一种备用选择。在避雷器安装工作或者避雷针安装工作进行的过程中，应当依据各个地区的实际情况展开不同的安装工作。在雷击出现概率较高的地区展开安装工作的过程中，避雷针应当以负角度展开斜上方安装工作，与之配套的屏蔽针长度也应当被控制在一定的范围之内，分别将其安装在杆塔线路的两端之上，以免在输电线路实际运行的过程中发生雷电绕击问题，从而在此基础之上使输电线路中出现击断故障。
结束语
通过上面的分析，对于35 kV 线路雷击暂态特性和线路防雷可以得出如下结论:1) 35 kV 输电线路绝缘水平低，由于没有架空避雷线保护，线路在遭受大幅值雷电流直击时易出现被击导线相本基杆塔和临近杆塔闪络及本基杆塔的非雷击相闪络的情况。2) 为防止35 kV 输电线路在大幅值雷电流直击情况下发生跳闸，在线路避雷器使用上应采取多基多相导线同时安装线路避雷器的治理方式。3) 当前通用的35 kV 线路避雷器，仅能在40 kA及以下幅值雷电流直击导线时安全运行，在更大幅值雷电流作用下可能发生损坏，这是35 kV 线路避雷器雷击损坏概率高的根本原因。4) 为做好35 kV 线路防雷，应在雷害严重线路区段加装避雷线，同时配置线路避雷器，防止因大幅值雷电流直击导线导致的线路避雷器损坏。
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论文作者:刘冬,王晓丽
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/18
标签：避雷器论文; 线路论文; 杆塔论文; 导线论文; 雷电论文; 绝缘子论文; 直击论文; 《电力设备》2019年第9期论文;