【摘要】　介紹了線路避雷器防雷的原理，并對掛網運行2 a以后的避雷器進行了跟蹤統計，對線路避雷器的防雷效果進行了評估。
【關鍵詞】　輸電線路　桿塔　線路避雷器　雷擊

Application of Lightning Arresters on Transmission Lines

Abstract　This paper introduces the theory of the transmission line lightning arresters. After one year of application and recording, the effect of lightning protection for the transmission line arresters is evaluted.
Key words　transmission line　tower　line lightning arrester　lightning strick

0　前言
　　近幾年來，由于環境條件的不斷劣化，雷擊引起的輸電線路掉閘故障也日益增多，不僅影響設備的正常運行，而且極大地影響了日常的生產、生活。從山東省來看，淄博屬于多雷區，每年都發生雷擊線路掉閘故障。前些年，主要集中在南部山區線路，近幾年有向北部平原轉移的趨勢，雷擊已成為影響輸電線路安全可靠運行的最主要因素。
　　為了減少輸電線路的雷擊故障，采取了各種綜合防雷措施，如降低桿塔接地電阻、提高線路絕緣水平、采用負角保護、架設耦合地線等，取得了一定的效果。但對于分布在高土壤電阻率的部分線路，降低桿塔接地電阻難度較大，對于防治繞擊雷對線路造成的故障仍沒有好的對策。
　　目前，國外已廣泛使用線路型合成絕緣氧化鋅避雷器用于輸電線路的防雷，取得了很好的效果。從1997年開始，淄博電業局與原電力部中能公司合作，使用該公司生產的線路避雷器，并分別在35 kV、110 kV線路上運行，經過2個雷雨季節的考驗取得了明顯的效果。

1　線路避雷器防雷的基本原理
　　雷擊桿塔時，一部分雷電流通過避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態電阻特性，一般用沖擊接地電阻來表征。
　　雷擊桿塔時塔頂電位迅速提高，其電位值為

　　　　　　U_t=iR_d+L^.di/dt　　　　(1)

式中　　i——雷電流；
　　　　R_d——沖擊接地電阻；
　　　　L^.di/dt——暫態分量。
　　當塔頂電位U_t與導線上的感應電位U₁的差值超過絕緣子串50%的放電電壓時，將發生由塔頂至導線的閃絡。即U_t-U₁＞U₅₀，如果考慮線路工頻電壓幅值U_m的影響，則為U_t-U₁+U_m＞U₅₀。因此，線路的耐雷水平與3個重要因素有關，即線路絕緣子的50%放電電壓、雷電流強度和塔體的沖擊接地電阻。一般來說，線路的50%放電電壓是一定的，雷電流強度與地理位置和大氣條件相關，不加裝避雷器時，提高輸電線路耐雷水平往往是采用降低塔體的接地電阻，在山區，降低接地電阻是非常困難的，這也是為什么輸電線路屢遭雷擊的原因。
　　加裝避雷器以后，當輸電線路遭受雷擊時，雷電流的分流將發生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔，一部分經塔體入地，當雷電流超過一定值后，避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導線，傳播到相臨桿塔。雷電流在流經避雷線和導線時，由于導線間的電磁感應作用，將分別在導線和避雷線上產生耦合分量。因為避雷器的分流遠遠大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導線電位提高，使導線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡電壓，絕緣子不會發生閃絡，因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也是線路避雷器進行防雷的明顯特點。避雷器動作時塔頂電位和導線電位變化波形見圖1。
　　以往輸電線路防雷主要采用降低塔體接地電阻的方法，在平原地帶相對較容易，對于山區桿塔，則往往在4個塔腳部位采用較長的輻射地線或打深井加降阻劑，以增加地線與土壤的接觸面積降低電阻率，在工頻狀態下接地電阻會有所下降。但遭受雷擊時，因接地線過長會有較大的附加電感值，雷電過電壓的暫態分量L^.di/dt會加在塔體電位上，使塔頂電位大大提高，更容易造成塔體與絕緣子串的閃絡，反而使線路的耐雷水平下降。因為線路避雷器具有鉗電位作用，對接地電阻要求不太嚴格，對山區線路防雷比較容易實現，加裝避雷器前后線路的耐雷水平與桿塔沖擊接地電阻的關系見圖2，從圖中不難發現加裝線路避雷器對防雷效果是十分明顯的。

圖1　I_m=200 kA，塔頂IE和導線IA的電位波形圖

圖2　線路耐雷水平I_W與桿塔沖擊接地電阻的關系

2　線路避雷器使用及動作情況
　　淄博電業局管轄的110 kV龍博1線和35 kV南黑線、炭謝線位于丘陵和山地，多年來經常發生雷擊跳閘故障，據統計110 kV龍博1線在1989～1996年共發生5次雷擊掉閘，35 kV南黑線、炭謝線分別在1994～1997年各發生6次雷擊掉閘，雖然采取了各種措施，效果均不明顯。1997年在易遭雷擊的龍博1線62～64號和南黑線87、89、90號及炭謝線51號分別裝設了7組共20只線路型氧化鋅避雷器，安裝方式是在龍博1線和南黑線各懸掛3組9只，在炭謝線51號上相和下相各懸掛1只(該桿不久前遭雷擊)，經過2個雷雨季節的考驗，線路未發生故障及掉閘事故，避雷器動作情況見表1。

表1　　避雷器動作情況