摘要：近年来，社会经济的不断发展，“家电下乡”政策使得人民生活水平得到显著提升，随着各种各样家用电器的普及，人们的生活离不开电，并对电能的质量提出了越来越高的要求。架设在村边巷尾的配电线路、开关、变压器等作为电力系统的最基本单元，其是否能安全稳定运行直接影响着用户的用电质量。在配电架空线路上安装避雷器以保护配电设备免受雷击损坏是行之有效的方法，但由于避雷器本身的局限性，自身损坏或需要更换时造成线路停电，不仅影响供电可靠性及客户满意度，而且影响着配电网的安全稳定运行。文章针对一起220kV线路氧化锌避雷器放电现象进行了研究。
关键词：220kV；避雷器；放电现象
1避雷器的结构及其工作原理
氧化锌避雷器有以下特点：伏安特性好、热稳定性能优异、保护性能好和预期寿命长等。芯棒、氧化锌阀片、电极、外绝缘裙套、密封填充胶是氧化锌避雷器的重要组成部分。氧化锌避雷器的阀片与绝缘外套之间、芯棒与阀片之间用具有良好粘性的密封填充胶进行填充，填充胶的填充过程是在真空状态下进行的，目的是将避雷器内部空气排出，并尽量使填充胶填满避雷器内部，使避雷器具有良好的密封性能，并尽量减小避雷器的内部空隙，因而可以减少避雷器内部局部放电的情况发生，也可以减少避雷器由于内部存在空隙而产生呼吸作用使避雷器受潮。这种结构的氧化锌避雷器，不但使氧化锌阀片的电气性能得到很好表现，而且具有很好的机械强度、绝缘性能和耐污秽效果，在配电线路中得到广泛应用。氧化锌避雷器的阀片是经过高温焙烧而成，基本结构是高电导的氧化锌晶粒，边缘由高阻性的瓷或硅橡胶包围。在配网系统的正常运行电压下，流过避雷器的电流很小，大约为1mA左右，氧化锌避雷器在这样小的电流下不会被烧坏；当加以避雷器两端的电压升高时，载流子将会大量增加，避雷器的电阻就会变得很小，因而可以通过很大的电流，残压也会变得很低，从而使设备得到保护；当加在避雷器两端的电压降低时，通过避雷器的载流子减少，其电阻又恢复到原始状态。可以得到，在配电网正常运行条件下，避雷器的电阻很高，当加在避雷器两端的电压超过了其阀值时，就会将避雷器导通并将故障电流进行释放。
2避雷器放电电流分析
2.1电流波头与波尾
采用既定的概率分布对首次以及后续雷击导线以及杆塔的放电电流波形进行统计分析。改变既定的雷击波尾，又可以得到相应的数据。将实验数据进行对比分析得出的结论如下：（1）首次雷击电流波头会相对较小，放电电流的幅度明显增大。但是数据显示放电电流的波头和波尾都相对减小。避雷器放电电流幅度降低，波头和波尾的变化呈反向相关；（2）首次雷击杆塔，一般的数据都呈现出减小的趋势，只有避雷器的放电电流先增大后减小，波头和波尾呈现出相同的变化趋势；（3）后续雷击杆塔，相应的变化和首次雷击有一定的差别。首先，雷击电流波头减少，其次，相应的电流、波头以及波尾都减小；只有幅值呈现出先增大后减小的趋势；波头和波尾的变化趋势一致。
2.2杆塔接地电阻
对不同接地电阻情况下的雷击导线以及杆塔遭受雷击之后的放电电流进行测量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆结合测量数据得出的结论如下：（1）首次以及后续雷击之后，杆塔接地电阻都表现出降低的趋势，波头和波尾的变化趋势相反；（2）首次雷击杆塔，杆塔的接地电阻降低，波头和波尾的变化趋势相反，但是幅值却先减小后增大；（3）后续雷击杆塔，杆塔的接地电阻降低，波尾增大，波头则先变大后变小。
3实例分析
3.1背景
某钢铁企业有两座220kV变电站，由电网经架空线向每站分别提供两路220kV电源，全部四路电源环网运行。每个变电站的220kV架空线进线部位均设置一组220kV氧化锌避雷器。氧化锌避雷器的主要组成结构为氧化锌电阻片、绝缘复合外护套和绝缘支架等。其中，氧化锌电阻片作为核心结构，随着避雷器的外施电压“U”的变化，其非线性电阻值亦会变化。当外施电压“U”小于某个固定电压值时，氧化锌避雷器的电阻很大，近似绝缘，且阻值变化很小。当外施电压“U”超过某个固定电压值时，氧化锌避雷器的非线性阻值“R”减小非常快，且阻性电流会快速增加。
3.2氧化锌避雷器解体分析
通过对氧化锌避雷器进行解体检查后，发现放电部位A点的一组固定螺栓明显突出，在氧化锌避雷器上形成一个放电尖端，使原来较均匀间隙变为极不均匀电场间隙。由于沿海钢铁企业污秽情况较严重，且部分金属性粉尘附着在氧化锌避雷器的伞裙部位，因此导致氧化锌避雷器介电常数ε比正常的空气介电常数要小。在阴雨、大雾天气下，虽然氧化锌避雷器A点形成了尖端作用下的较强电场，但是在绝缘复合外护套的保护作用下，只会出现短时的放电现象。然而，当放电次数累加到一定程度后，复合外护套将被破坏，使得氧化锌避雷器的A点放电转入自持放电。由于处于极不均匀电场中，这种自持放电只发生在电极附近，会在电极附近出现薄薄的紫色晕光层，氧化锌避雷器的容性电流虽然较之前有所增加，但是其数值仍然很小，放电间隙并没有击穿，这种自持放电现象叫做电晕放电。电晕放电的伏安特性是上升的，电晕层会随电压的升高而扩大，同时电晕电流也会随之增大。当电压升高到一定数值时，就会在间隙中形成贯通的放电通道。电场强度的不均匀程度越高，间隙击穿电压和电晕放电的起始电压之间的差别也就越大。
4解决方案
该站的氧化锌避雷器已出现电晕放电现象，需进行整组更换，以避免持续的放电造成事故。在工程绝缘结构中，调整场强的方法大致可分为以下几种。第一，改变电极形状，增大电极的曲率半径，如增加球形屏蔽罩、采用扩径导线等。第二，改善电极间的电容分布，绝缘支柱、分压器等可在高压端加屏蔽环，电极间增设一定数量的中间电极，调节轴向及径向电场。第三，其它措施，认真观察避雷器瓷套表面是否出现裂纹、破损现象，瓷套表面是否有放电痕迹，并记录其积污情况。因为当避雷器表面出现以上情况的时候，电压的分布就会很不均匀，会影响到氧化锌避雷器的灭弧能力，因此会使其保护性能降低，若出现此情况应及时停电进行处理。
参考文献
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论文作者:魏慧君,
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/12
标签：避雷器论文; 氧化锌论文; 电流论文; 杆塔论文; 电压论文; 电阻论文; 电极论文; 《电力设备》2018年第18期论文;