氧化锌避雷器在输电线路上的使用

洪雪燕

【摘 要】本文介绍了氧化锌避雷器在防止雷击杆塔、雷绕击引起的绝缘子闪络所发挥的作用，介绍了氧化锌避雷器在高土壤电阻率地区和强雷区德使用，以泉州电业局输电线路为例，介绍了氧化锌避雷器在输电线路上的防雷效果。

【关键词】氧化锌避雷器；雷击杆塔；雷绕击；泉州输电线路

0.引言

线路型金属氧化锌避雷器（MOA，下同）是用于交流输电线路防雷的重要保护电器。交流输电线路在多雷区，容易遭受雷击，在雷击塔顶时，塔臂电位升高，造成反击使绝缘子闪络，如果绝缘子损坏，导线对地短路，则必然导致开关跳闸停电。在线路上加装线路型MOA，由于避雷器的钳压作用，则可以避免绝缘子闪络，减少跳闸停电。其办法是在绝缘子串旁并联线路型MOA，当塔臂电位提高，避雷器动作放电，由于避雷器动作电压和残压比绝缘子串的闪络电压低，可以保证绝缘子不再闪络，避免了线路跳闸停电。

1.氧化锌避雷器作为线路防雷的工作原理

1.1氧化锌避雷器防止雷击杆塔时绝缘子闪络

雷击线路杆塔，雷电流大部分经杆塔流到的接地装置，小部分经相邻杆塔入地。当雷电流比较大时，雷电流经杆塔流入地中，杆塔电位Ut升高：

如果杆塔的电位Ut和导线的感应电位Ul之差超过绝缘子的放电电压U5%，即Ut-Ul>U5%，绝缘子会发生闪络。如果考虑线路工频电压的影响，即Ut-Ul+Um>U5%时，则绝缘子会发生闪络。线路绝缘子加装避雷器，避雷器与绝缘子并联，正常情况下，避雷器保持在绝缘状态。当绝缘子压降达到避雷器动作电压（避雷器动作电压

1.2 氧化锌避雷器防止雷绕击时绝缘子闪络

线路避雷器不仅可以防止雷击杆塔的绝缘闪络，且可以防止雷绕击的绝缘闪络。当雷绕击导线时，导线电压升高，线路绝缘子压降增大，同理，当压降超过避雷器动作电压，避雷器放电，雷电流部分经杆塔分流入地。雷电波消失，避雷器放电截止，恢复绝缘状态。

1.3 线路用避雷器的类型

由于氧化锌避雷器在工作电压下流过阀片的电流只有级，所以目前生产的氧化锌避雷器在电压等级较低时大部分是采用无间隙的结构。对于超高电压或需大幅度降低压比时，则采用并联或串联间隙的方法。为了降低大电流时的残压而又不加大阀片在正常运行中的电压负担，以减轻氧化锌阀片的老化，往往也采用并联或串联间隙的方法。

图1所示为带并联间隙的氧化锌避雷器原理图。在正常情况下，间隙G不击穿，由R1和R2共同承担工作电压，荷电率较低。当雷电或操作过电压作用时，流过R1、R2的电流将迅速增加，R1、R2上的电压也随之增加，当R2上的电压达到一定值时，间隙G被击穿，R2被短接，避雷器上的残压仅由R1决定。从而降低了残压，也降低了压比。

在氧化锌阀片上加上串联间隙，这样只要系统运行电压不超过避雷器的工频放电电压，避雷器的间隙就不会放电，氧化锌阀片就没有电流流过，决不会象无间隙型那样因阀片长时间通流而导至发热，老化甚至损坏，而且带串联间隙型产品能承受非直接接地系统单相接地长时间故障引起的问题，这是无间隙型所不能做到的。

2.氧化锌避雷器在输电线路上的使用

2.1 高土壤电阻率地区线路避雷器的使用

输电线路在运行过程中，要承受工频电压、操作过电压和雷电过电压的作用。对于工频电压，通过多年来的不断调爬，工频电压下的污闪现象已较少发生。在超高压系统中，操作过电压也被限制在一个较低的电压水平，因操作过电压而发生闪络也极少发生。因此，输电线路的绝缘闪络主要原因是线路的雷电过电压。

线路防雷的基本措施有架设避雷线、降低杆塔接地电阻、装设耦合地线、采用负角保护、提高线路绝缘水平等等。但是，在高土壤电阻率地区，降低杆塔接地电阻是不太可能的，因此，在线路绝缘上装设避雷器，可以起到一定的防雷效果。

2.2强雷区线路避雷器的使用

根据雷电活动的强烈程度，华东地区将雷电活动强度等级划分为5级，其落雷密度分布及用指数折算的对应等值雷暴日如下表：

根据线路设计原则，处于Ⅲ级及以上落雷密度区域的山区线路可以采用安装避雷线侧针、可控避雷针及线路避雷器等防雷措施。

线路安装避雷器，已经越来越普遍，安装线路避雷器应选择多雷区且易遭雷击的杆塔，最好相邻两侧杆塔都安装，安装时，垂直排列的导线可以只安装上下两相。

3.氧化锌避雷器的防雷保护效果

泉州地区属于强雷区，年平均雷暴日为70个，土质多为风化岩石，土壤电阻率较高，为200～2000欧·米，线路走径错综复杂，平地约占20%，山地约占20%，丘陵约占60%，整个路径处在强雷区，雷电活动频繁。

为了减少线路的雷击事故，提高供电可靠性，泉州电业局提出了在线路上安装氧化锌避雷器来减少线路雷击事故的要求。理论计算分析和实践都证明，将线路避雷器应用到线路雷电活动强烈或土壤电阻率高、降低接地电阻有困难的线段，可以较大地提高线路的耐雷水平。02年泉州电业局在惠城Ⅰ路44#塔A、C相和玉官线40#塔A、C相、41#塔C相共安装5只线路型避雷器，到2007年为止计数器共动作2次，具体为惠城Ⅰ路44#塔A相和玉官线40#塔C相各动作1次。而在安装线路型避雷器之前，该两基杆塔经常遭受雷击，可见线路型避雷器对线路的防雷有很好的效果。根据线路型避雷器保护作用原理，其伏秒特性比绝缘子伏秒特性低，能有效防止因直击雷和绕击雷而引起的线路跳闸。

4.小结

本文介绍了氧化锌避雷器防止雷击杆塔、雷绕击引起的绝缘子闪络，介绍了高土壤电阻率地区、强雷区线路避雷器的使用，并通过泉州电业局的输电线路，说明线路避雷器的防雷效果。

参考文献：

[1]许颖，徐士珩. 交流电力系统过电压防护及绝缘配合. 北京：中国电力出版社，2006.

[2]关根志. 高电压工程基础. 北京：中国电力出版社，2002

[3]梁曦东等编著. 高电压工程. 北京：清华大学出版社，2003

[4]周泽存、沈其工、方瑜、王大忠编. 高电压技术. 北京：中国电力出版社，2004