过电压保护器的推广应用和优化安装探讨

彭元泉 金向军 吴燕平

（广东电网公司佛山高明供电局，广东 佛山 528000）

1 高明区10kV配电线路及设备的耐雷水平分析

目前，高明区10kV线路均按Ⅲ级污区设计，普遍采用两片XP-7耐张绝缘子作为线路耐张串，直线杆塔瓷横担均使用SQ-210型（部分线径较小的干线或支线使用SC-210型），10kV电缆引上变压器构架使用ZS-20/8户外棒形支柱绝缘子，具体见表1：

此外，根据《DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》要求，高明区选用的10kV配电设备、开关和电缆附件的耐受电压水平为：

由表2可以看出，高明区10kV线路的耐雷水平比10kV配电设备、开关和电缆附件的耐雷水平高，薄弱点主要集中在变压器、开关等设备。目前，高明区普遍采用在设备的两侧安装交流无间隙金属氧化物避雷器（架空线路选用YH5WS-17/ 50，电缆线路选用YH5WZ-17/45），引导雷电压在指定的绝缘薄弱点进行击穿泄漏，对线路和设备进行有效保护。

2 无间隙金属氧化物避雷器和过电压保护器利弊分析

对于中性点不接地系统,发生单相接地故障时,另二相升高到工频线电压，且系统可能发生电气谐振及间隙性弧光接地过电压，暂态电压可达18kV左右，这对无间隙避雷器将产生致命作用。10kV无间隙避雷器（阀片是负温度系数）在超出其最大持续运行电压（Uc）13.6kV时,阀片温度升高,等效电阻下降,电流进一步增加，引起温度持续升高，这是一个强烈的正反馈过程,直到避雷器热损坏。避雷器在其额定电压 (Ur)17kV下只能承受10s短时电压，否则将引起热击穿。为进一步降低感应雷危害，高明区试用了过电压保护器作为线路防闪络的第一道保护，也将其作为常规避雷器的“前置保护”，起到了较明显的效果（具体见以下第三点）。过电压保护器工作特性如下：过电压保护器是在普通避雷器的基础上串联一个放电间隙。在非雷击时段，由于放电间隙存在，避雷器不再长时间承受工频电压或过电压，对避雷器起保护作用；在雷电过电压时，由于放电间隙比线路绝缘低而瞬间击穿建弧，氧化锌避雷器同时动作，随着尖峰波的雷电压降低，避雷器恢复工频高阻而切断电弧电流，起到泄漏雷电和隔绝工频电压的“泄雷器”作用，使线路不再发生闪络，很好的保护了运行中的设备。

3 高明区过电压保护器安装使用情况及效果评估

2009-2011年起，高明局陆续在线路长度较长、雷害严重的13条线路安装了706套过电压保护器，放电计数器135套，从目前的使用情况看，过电压保护器运行情况良好，较大程度地提高了10kV架空线路的防雷水平。过电压保护器安装情况统计如表3：

从目前反馈的情况看，过电压保护器运行情况良好，放电计数器显示正常。各供电所通过定期现场读取放电计数器的放电次数，确定线路雷击次数。以下选取部分典型线路的放电次数进行统计，2010年1月至2012年5月放电计数器累计次数统计如表4：

从以表4中数据统计可见，安装过电压保护器以来，各条线路都多次受到雷击，其中井头线遭受雷击次数达348次（部分应为同一次雷击不同计数器重复计数）。

统计2010年至2012年5月各回线路的雷击故障跳闸次数可见，在2010年底安装了过电压保护器后，线路雷击故障跳闸次数明显下降。2010年至2012年5月线路雷击跳闸次数统计如表4：

从表4数据综合分析，部分10kV架空线路安装了过电压保护器后，线路的防雷水平的到了较大的提高，雷击故障跳闸率大大降低，过电压保护器的使用效果得到了有力的验证。现以更合供电所10kV泽河线为典型例子进行详细说明：

2010年9月19日，完成了10kV泽河线新装过电压保护器100套、计数器20套的配网工程施工。完成安装后，在9月20日出现台风天气，10kV泽河线发生两起过流保护动作重合成功的事件，在9月29日出现雷阵雨天气，10kV泽河线又出现了2起过流保护动作重合成功和1起零序报警事件。从新装的放电计数器上记录，供电所统计9月20日和29日泽河线遭受雷击至少90次（部分应为同一次雷击不同计数器重复计数）。

表1 高明区10kV线路的耐雷水平统计表

表2 高明区10kV配电设备、开关和电缆附件的耐雷水平统计表

表3 高明区过电压保护器安装使用情况统计表

在9月29日零序报警事件中可以对比出有否安装过电压保护器的线段防雷效果。9月29日21时26分，泽河线因雷击，零序保护报警，供电所巡视后发现长远支线＃21杆长远山庄台区（专变）B、C相避雷器雷击烧毁，B相避雷器永久接地。其中，长远支线＃1－＃7杆属公用线路，＃7－＃36杆为用户资产线路。雷击前，长远支线只有在属于公用线路的＃2、＃6杆安装了过电压保护器，后段线路未安装。结果，位于前段的用户设备及相关避雷器均无雷击痕迹，位于后段没有安装过电压保护器的线路因耐雷水平不高而击穿避雷器。

表4 过电压保护器放电次数统计表

4 过电压保护器选点安装指引

4.1 选点安装原则

4.1.1 过电压保护器原则上优先在已装有地网的杆塔、台变、开关和电缆引上（下）等构架安装，并单独使用接地引下线连接到原有地网，不能与原构架接地共用引下线。

4.1.2 选点安装的优先顺序如下：雷害黑点，台变、开关和电缆等设备构架→耐张铁塔→直线铁塔→直线杆（需建地网）。

4.1.3 确定必须安装过电压保护器的点后，按照第2点的顺序，再按照半径约300米一组的距离布置下一级安装点。

4.1.4 按照上述第2、3点要求，对安装点进行优化，直至所有300米半径范围内有且只有一组过电压保护器（雷害黑点、台变和构架除外）。

4.2 其它注意事项

4.2.1 重点排查“跨越输电线路、大河流、大片鱼塘水库”等雷害黑点，所有雷害黑点两侧杆塔必须优先安装，且可酌情增加安装密度。

4.2.2 要求所有的公用柱上变压器构架都要安装过电压保护器，开关和电缆引上（下）等构架如具备安装条件也必须安装。

4.2.3 如果一个耐张段的两个耐张塔都安装，中间线路可以不再安装（如经评估确实需要安装的，可优先选择直线塔进行安装）；如果耐张塔不具备安装条件，则优先安装在靠近耐张塔的直线塔。

4.2.4 耐张塔安装在跳线瓷横担上，如没有跳线瓷横担则不安装；台变和开关等构架安装在10kV线路引下线的第一组瓷横担上。

4.2.5 带电计数器原则上不在变压器等设备的构架上安装，只在直线杆塔和耐张塔安装，干线原则上每6组及以上才设一套计数器，每条支线原则上在靠近末端处安装一套（支线较短侧不需安装计数器）。

结语

按照《过电压保护器选点安装指引》进行选点后，过电压保护器的安装基本不需要新制作地网，每组可节约2000多元，如果安装1000组，将节约二百多万元，将给企业带来巨大的经济效益，同时又规范了安装，减少地网维护的工作量。

[1]王希，王顺超，何金良，曾嵘.10kV配电线路的雷电感应过电压特性[J].高电压技术，2011.

[2]杜澍春.中国电力科学研究院高压所.高压输电线路防雷保护的若干问题[Z].