线路热备用断路器防雷技术探析

周向波

浙江省临安市水涛庄水库电站有限公司

线路热备用断路器防雷技术探析

周向波

浙江省临安市水涛庄水库电站有限公司

在电力系统运行的过程中，线路热备用断路器是一种常用的设备，而其自身存在着一定的特点，使其站在受到雷击的时候会产生非常严重的故障现象，当前比较常见的避雷器是悬挂式避雷器，本文主要对这种避雷器的防护措施进行简要的分析，同时还对技术的选择提出几点合理化的建议，以供参考和借鉴。

热备用；断路器；防雷；金属氧化物避雷器

最近几年，我国很多地区在电力系统运行的过程中都出现了断路器遭受雷电侵害的现象，甚至还出现了较为严重的安全事故，而这些事故的共同特点就是线路断路器产生了损坏，同时其还处在热备用状态下。其次是整个线路都设置了避雷线。最后就是断路器的线路侧并没有设置避雷器，当前这种避雷器的数量比较多，所以我们必须要对出现这种现象的原因进行分析，此外还要采取有效的对策对其进行及时的处理。

1、断路器损坏的机理

线路的断路器在雷雨季节出现了断开现象而线路侧还存在着工频电压的时候，沿线产生的雷电波在这个位置就会发生开路尾部反射的电压上升到绝缘子一半冲击放电电压的2倍，而其数值早已经超过了断路器雷电冲击绝缘水平面所能承受的电压极限，同时在这一过程中也可以继续的发出工频电弧。

在绝缘配合的过程中，其所能承受的电压和绝缘的强调苏必须要达到应有的水平，但是110kV断路器绝缘子正常工作时的电压和地绝缘耐压值大致相同，此外，在这一过程中还不对反极性的工频电压进行考量。在这一过程中，即使断路器的断口达到了标准的绝缘水平，也不能很好的保证在开关装置的地绝缘间会出现严重的放电现象，从而出现非常严重的破坏。

之所以这样去规定是因为在这一过程中必须要充分的对其经济性予以考虑，追要是在某一条件下，事故发生的几率达到一个可以承受的水平就可以，所以当前在110kV等级线路运行的过程中一般不会选择增强断路器断口耐压的水平来防止事故的出现。

雷电出现的瞬间，热备用断路器断口的两端工频电压瞬时值是不确定的，在110kV系统而言其最大的数值为89.8kV，所以，断口两侧的工频电压有可能会比对地电压高，也有可能会比对地电压低，二者之间的差值最大也可以达到89.8kV。

2、避雷器的选型

2.1安装型式

比较容易出现雷击现象的线路如果受到雷击出现跳闸现象之后没有重合就可以判断断路器处在热备用的状态，在这一过程中出现雷击现象的可能性非常大，但是变电站在设计的过程中经常没有在断路器当中设置避雷器，所以运行单位在使用的过程中只能靠自己的力量完成设计，所以如果在多雷区，应该在线路的两侧都设置避雷器。如果变电站空间允许的情况下，我们应该选择普通变电站型式避雷器，如果条件不允许，也可以使用悬挂式避雷器。

2.2是否带串联间隙

最近几年，比较常见的就是带串联间隙的避雷器，其在运行的过程中只有在间隙动作的时候才能承受较大的电压，同时也在一定程度上延长了设备自身的使用寿命。避雷器本身是切断故障电流所用，它可以减小残压的数值，故障的安全性比较强，同时也不需要设置故障脱落装置，在有放电现象的时候，必须要有绝缘的辅助，所以在安装中对技术的要求比较高。

无间隙避雷器在长期运行的过程中会产生比较大的残压，所以一旦产生故障，设备的安全性就相对较低，所以在产生故障的时候就需要脱落装置，这样才能更好的保证线路正常的运行状态，保护水平只和避雷器自身的残压数值有关，所以其具备更强的可靠性，不会产生放电岩石，安装的时候也更加方便。

2.3安装位置

（1）雷击第1基杆塔

避雷器安装的第1塔在运行的过程中会因为有避雷器而使得断路器处于更加不稳定和不安全的状态当中，这是因为其在运行的过程中用作了线路避雷器，这样就使得雷击位置是塔顶的时候，电流值过大，为了避免绝缘子出现闪络的现象，一些雷电电流会通过避雷器直接施加给导线，这样也就使得线路自身的电位不断的提高，断路器的断口绝缘水平也会在这一过程中受到极大的影响。

（2）雷电波沿线袭来

雷电波在沿着线路袭来的时候，热备用断路器断口的电压值就是冲击电流下避雷器的残压值+冲击电流经过避雷器导入到大地之后在冲击电阻接地电阻上呈现出来的地电位抬高+电波在断路器断口末端和避雷器之间的电气距离间反复振荡所形成的电位抬高+工频电压瞬时值。因此在条件相对比较复杂的情况下。避雷器安装在1塔上是不能对断路器起到保护作用的，如果将其安装在门型构架上就可以体现出非常好的效果。

2.4参数确定

因悬挂式安装试验、检测难度大,甚至无法做预防性试验,故其自身的可靠性至关重要。同系统标称电压时避雷器额定电压越高,运行中泄漏电流越小,越利于减轻避雷器老化以提高运行可靠性。但同时残压也相应增高,同绝缘水平下保护裕度降低。对这两者矛盾的考虑的原则是:保证保护绝缘的配合系数(保护裕度)时,避雷器额定电压应选得稍高。

综合考虑,热备用断路器保护避雷器安装在门型构架上,额定电压114kV,持续运行电压84kV,残压水平320kV(10kA下),保护裕度充分。通流容量、爬电比距(≥25mm/kV)等亦须选择较高。且大电流冲击耐受电流100kA,2ms方波冲击耐受电流016kA,工频参考电压≥114kV,直流1mA参考电压≥165kV,复合外套绝缘重量31kg,干、湿工频耐压分别为185、200kV,雷电耐压450kV。

3、耦合电容器和阻波器的防雷作用

很多起热备用线路断路器雷击事故都发生在未装耦合电容器的那一或两相。但因雷击概率小,且三相线路上雷电波常相差很大(即使幅值相同,三相工频电压瞬时值也差很远),断路器三相断口承受的电压肯定就差别不小,则即使三相线路都未装耦合电容器,可能也不会发生三相断口同时击穿爆炸的事故。故仅从这几起事故还不足以推论装有耦合电容器的那相断路器不会发生雷击事故。

4、实际应用

某供电公司110kV热备用线路断路器从2009年采取防雷措施,在变电站出线门型构架上安装33支复合外套悬挂式无间隙避雷器。避雷器可配备脱离器或泄漏电流监测装置以基本实现免维护。迄今运行正常,均未发生雷害事故。

5、结语

在热备用的线路断路器防雷保护施工的过程中必须要对影响其效果的所众多因素予以充分的考虑，在实际的施工中，应该采用悬挂式无间隙避雷器，同时还要将避雷器安装在门型构架上，而在额定电压和残压的选择上可以选择较高的档位，这样也为其长期稳定的运行奠定良好的基础。

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