研究并分析110kV、220kV架空输电线路复合绝缘子中并联间隙防雷保护

研究并分析110kV、220kV架空输电线路复合绝缘子中并联间隙防雷

保护

【摘要】110kV、220kV架空输电线路复合绝缘子所运用的并联间隙防雷保护装置已广泛运用到实际中，本文主要针对110kV、220kV架空输电线路复合绝缘子中并联间隙防雷保护装置的防雷原理和防雷性能进行分析说明。通过对工频电弧运动电场的分布和对电弧运动过程的分析，再进行模拟雷电冲击和工频电弧测验后，发现该装置可有效降低雷击事故的发生频率，但雷击跳闸率也小有升高，为了有效控制使用该装置引起的跳闸现象，建议使用加长型的绝缘子。

【关键词】110kV 220kV 架空线路并联间隙防雷

近几年来，架空输电线路的防雷措施水平大幅提高，不仅强化了整个电网的网架结构，也保证了电力的正常运行，对110kV、220kV架空输电线路复合绝缘子中并联间隙防雷保护的研究也势在必行。

1 110kV、220kV架空输电线路并联间隙防雷装置与传统防雷措施比较

110kV、220kV架空输电线路的防雷保护问题一直是相关专家重点研究的对象，经过几年的时间研究与探讨，在此项目上也有了不少的成果，像减小杆塔接地的电阻、加强材料的绝缘、添加耦合型地线、安装避雷针等多种有效的防雷保护措施已得到应用。总结来说，最大限度降低雷击造成的跳闸率、提高架空送电线路的耐雷击水平是解决防雷保护问题的关键。早期的中国，电网分布稀散，不仅线路开关的设备不完善，线路的网架也不牢固，因而选择传统防雷保护方式来维护电网运行安全、降低供电的安全性效果是非常不错的，也符合当时的设备条件。但在丘陵或山区设置的避雷线会因地形原因造成屏蔽无效、降低杆塔接地电阻虽对雷击跳闸意义重大，但也受地形限制，使其无法发挥出最佳效果。[1]

2 110kV、220kV架空输电线路并联间隙防雷装置的设计目标与结构分析

110kV、220kV架空线路并联间隙防雷装置的功能特点都是围绕其防护核心来说明的，本人通过一系列的研究分析发现，其功能特点可大致分为以下三个方面：

（1）雷电来临时少数在沿绝缘子串出现闪络甚至产生电弧现象，该防雷装置可将工频电弧进行转迁疏通，使电弧向绝缘子串的反方向运动，最终在电极尾端平稳灼烧，达到防护绝缘子串的目的。最后，110kV、220kV架空线路并联间隙防雷装置可提升绝缘子串在线路中的电压分散水平，平均了绝缘子串端口的工频电场，加大了安全可靠性。[2]

（2）110kV、220kV架空线路并联间隙防雷装置的特性和功能也同该装置的结构设计相对应：在有雷击时，防雷措施主要是线路间隙处闪络、转迁疏通工

频电弧和一定程度上稳定工频电场。平常应用的小于或等于220kV的电压，对防雷装置的前两项要求较高。110kV、220kV并联间隙装置可保证间隙同绝缘子串间优越的绝缘合作，该装置的设计构造是依据应用雷电发生试验而认定得出的伏秒特性曲线来进行防雷的。围绕110kV、220kV并联间隙防雷装置的设计构造目标，该装置的设计构造、安置形式、电路的电极形态都是非常重要的。而整个装置的重中之重，是怎样在确保绝缘子串和间隙长度都符合绝缘配合的情况下提高该装置的设计构造水平和疏通电弧水平。

（3）雷电冲击时，绝缘子串所产生的放电电压高于引弧并联间隙产生的放电电压。若雷电冲击到电网线路，最先击破穿透放电并构成放电渠道的是引弧并联间隙，并联间隙将产生的工频电弧疏导至电极顶端后稳定灼烧，再使其排除后断弧，但这需要热应力作用和电动力的辅助才能保证绝缘子串不会出现电弧灼烧的现象。110kV、220kV架空线路并联间隙防雷装置的性能对结构设计和应用都有一定的要求，例如保证电极的几何范围，而线路中绝缘子串串长的十分之七到十分之九左右的气隙间距也必须准确。除此之外，还要保证引弧并联间隙发生接地故障的情况下电弧可自动熄灭。[3]

3 110kV、220kV架空输电线路并联间隙防雷装置的优点与相关改进措施

虽然110kV、220kV架空线路并联间隙防雷装置相比于传统防雷方式有很大的优越性，但同时我们也要看到很多还需改进的地方。

在伏秒特性同雷电冲击放电电压的实验后，我们发现电极间的气隙是其在遭遇雷击时放电的通道，绝缘子同放电后的工频续流也互不干扰。通过电压分布的试验，可发现绝缘子串两极顶端的形态可通过并联间隙来改进，从而达到绝缘子串的平稳分散。通过工频大电流实验得出的结论，工频电弧的扩散趋势多受其电极的几何形态尺寸影响，为了保证工频电弧的疏通更加顺畅，装置外形可选择形态设计更加通畅的类型。

在这里提到的并联间隙，可在雷击发生后短路的情况下熄灭输出的工频电弧，有效降低雷击故障和污闪率。架空输电线路若根据设计的最低片数来安装，雷击跳闸率较高。多添加一个单位的绝缘子，再选用合适规格的电极即可有效降低跳闸率。[4]

再则就是考虑110kV、220kV架空输电线路的招弧角设计，在进行同一组电频率特性测试的过程中，我们能发现高电流电弧弧根平行间隙中存在多个高电流电弧测试点。通过对每个测试点的测试我们能够发现，电弧招弧角的广角端设计是否符合防雷要求。如果不符合相关的要求，需要在不改变的间隙距离的前提下，对其进行改造，使平行间隙仍然有效。

4 结语

在遭遇雷电冲击时，110kV、220kV架空输电线路绝缘子串并联间隙防雷装置不仅可以接闪雷电、疏通工频电弧，还可以保护绝缘子意外灼烧，满足了电网

输电防雷保护的要求。

参考文献：

[1]陈锡阳，尹创荣，杨挺，王伟然，葛栋，张翠霞，王献丽，贺子鸣.110kV、220kV输电线路并联间隙防雷装置的设计与运行[J].2011（6）.

[2]陈锡阳，尹创荣，葛栋，张翠霞，王献丽，贺子鸣，杨挺，王伟然.110kV、220kV线路复合绝缘子防雷保护并联间隙的应用研究[J].2012（2）.

[3]葛栋，毛艳，贺子鸣，张翠霞，王献丽，陈锡阳，尹创荣，王伟然，杨挺.110kV、220kV线路复合绝缘子并联间隙的工频电压与电场分布计算[J].2011（5）.

[4]章碧辉.输电线路绝缘子优化选择的技术探讨[J].2010（18）.