Page 42 - 电力与能源2022年第六期

5 0 4 赵恒亮, 等: 10kV 架空线路防雷方案对比分析

4.1.3 过电压保护器结构与性能影响
4 过电压保护器防雷方案分析
传统的 10kV 线路用过电压保护器一般为环
4.1 过电压保护器防雷方案 状电极型装置, 如图 3 所示。为方便现场安装和
4.1.1 直击雷过电压 更换, 环形电极宜设计成可分离的两个半环体, 保

过电压保护器可钳制绝缘子两端的过电压, 证组装形成的环形电极水平布置并且与被保护绝
新型带支撑支柱固定间隙过电压保护器如图 3 所 缘子完全同轴心。
示。绝缘子并过电压保护器后, 根据过电压保护 该装置虽然性能指标与防雷能力较好, 但是
器的技术指标, 一般能承受 65kA / 10 μ s的雷击 对现场施工安装有较高要求, 需要在绝缘子固定
冲击电流, 由于过电压保护器动作时可使端电压 点的绝缘导线开孔, 以利形成电弧, 然而调查发现
钳制在远低于绝缘子闪络电压以下, 雷电流全部 不少地区施工过程中均未按技术要求开孔, 这导
经过电压保护器入地 [ 11-13 ] 。因此, 过电压保护器 致了其防雷能力达不到要求, 主要问题如下。
的通流能力也就是线路的耐雷能力, 按雷电流平 ( 1 ) 导线表面忘记开孔, 导致过电压保护器不
均放电时长 50 μ s计算, 显然安装过电压保护器 能吸收过电压。
后, 直击雷平均耐受能力可提高至约 13kA 。再 ( 2 ) 间隙距离调整不当, 过小、 过大都有, 导致
根据雷电流与雷击概率公式可得, 30% 的雷击小 保护器动作电压离散度偏离设计要求。
于此雷电流, 因此对于较小电流的直击雷, 过电压 ( 3 ) 环形电极未按要求紧固, 碰到绝缘子表
保护器可有效防范。 面, 破坏绝缘子电场分布而影响动作行为。
很多装置雷击时形成沿绝缘子表面的沿面闪
络导致跳闸, 鉴于开孔或调整间隙的作业质量很
难在验收时管控, 最好采用新型固定间隙型过电
压保护器。
4.1.4 直击雷、 感应雷过电压对比分析
过电压保护器对于感应雷过电压能很好地防
护, 使之可 100% 不跳闸也不断线, 对于直击雷则
防护能力稍有欠缺, 小电流直击雷可做到不跳闸、
不断线, 大电流直击雷如过电压保护器不爆裂, 则
能做到不断线、 不跳闸, 如果爆裂则可能造成设备
损坏但不容易断线。装设过电压保护器方案虽然
图 3 传统环形电极过电压保护器施工较复杂
材料成本稍高, 但施工方便, 尤其是带固定间隙的
当雷电流较大时, 因过电压保护器通流能力
新产品, 无需调整间隙, 施工人力物力成本低, 且
限制, 可能造成过电压保护器击穿短路甚至爆裂。
可以带电作业, 10kV 配网采用装设过电压保护
如果爆裂, 则很有可能炸坏绝缘子造成较严重的
器方案可行度较好。
设备损坏, 但是因为其有金属外间隙, 即使形成工 4.2 过电压保护器与防雷绝缘子配合方案
频续流, 也 不 会 殃 及 导 线, 因 此 雷 击 断 线 概 率 4.2.1 直击雷过电压

极低。 过电压保护器与防雷绝缘子配合, 使防雷同
4.1.2 感应雷过电压 时具备疏导与阻塞两种手段, 如图 4 所示。过电
一般 过 电 压 保 护 器 的 雷 电 残 压 不 大 于 压保护器可钳制绝缘子两端的过电压, 并且由于
50kV , 远低于 PS15 绝缘子的闪络电压, 加装线 过电压保护器的残压远小于防雷绝缘子的间隙闪
路过电压保护器后, 无论杆塔接地电阻如何, 绝缘 络电压, 雷电流全部经过电压保护器入地, 30% 的
子两端的电压均不会超过过电压保护器的动作电 雷击小于此雷电流, 因此对于较小电流的直击雷,
压。理论上说, 几乎没有绝缘子闪络的可能, 因此 过电压保护器可有效钳制绝缘子两端电压, 防雷
可认为过电压保护器可 100% 防范感应雷过电压 绝缘子 的 间 隙 不 会 被 击 穿, 可 保 证 不 断 线、 不

造成的闪络。 跳闸。