- 頭條昭通供電局技術團隊提出10kV線路穿刺型避雷器的最優安裝配置方式2022-08-09 作者：梁開旺、馮珊 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語穿刺型避雷器是目前10kV架空線路使用數量最多的避雷器類型，其安裝位置及安裝密度直接影響線路的防雷效果。云南電網有限責任公司昭通供電局的研究人員梁開旺、馮珊，在2022年第4期《電氣技術》上撰文，通過實驗及仿真研究穿刺型避雷器的最優安裝配置方式。 研究結果表明，避雷器的穿刺電極中軸線到絕緣子中軸線的距離不得低于300mm，對應的避雷器外串聯空氣間隙宜調整為120mm。建議在安裝避雷器的同時將絕緣子更換為PS—20柱式絕緣子，安裝密度以隔基安裝三相為宜。實際線路運行效果驗證了仿真結論，按照上述原則改造后的線路實際雷擊跳閘率下降75%左右。
10kV架空線路絕緣水平低、基本不配置避雷線、大部分電桿自然接地，故耐雷水平較低，雷擊跳閘故障頻繁，雷擊已成為10kV架空線路跳閘故障的主要原因之一。用于10kV架空線路防雷的措施眾多，如放電間隙、防雷絕緣子、多腔室吹弧防雷裝置、接閃器，目前使用數量最多的防雷措施為避雷器，特別是穿刺型避雷器，由于安裝方便、間隙可調，可有效截斷工頻續流，其在10kV架空線路中得到了廣泛應用，安裝數量龐大。
但在實際應用中，穿刺型避雷器仍存在以下問題：①安裝位置不當，間隙放電位置偏移，導致避雷器不能有效動作；②安裝密度不當，導致線路整體耐雷水平提升有限。因此，對10kV線路穿刺型避雷器的安裝配置方式開展研究，對提升配電網防雷性能具有重要意義。
目前對10kV線路避雷器的安裝配置方式，國內外開展了部分研究。
- 有研究人員仿真分析了在不同接地條件下只安裝單相避雷器對同基其他相絕緣子的影響及只安裝一級對相鄰級絕緣子的影響，并提出接地電阻的安裝要求；
- 有研究人員分析不同避雷器類型、不同桿塔沖擊接地電阻及雷擊位置等對避雷器防護效果的影響并分析其保護范圍，提出需要每隔6～8基桿塔安裝一組避雷器的建議；
- 有研究人員對比分析采用避雷線和避雷器對線路感應過電壓的防護效果，得出避雷器抑制過電壓效果更為明顯的結論；
- 有研究人員計算避雷器安裝間距與線路閃絡降低百分數之間的關系曲線，建議每隔300m裝一組避雷器。
上述研究為避雷器的安裝配置方式提供了參考，但仍存在較大的局限性：①10kV線路以遭受感應雷為主，雷擊會導致附近的桿塔均可能發生雷擊閃絡，未加裝避雷器的桿塔會成為雷擊薄弱點，線路雷擊跳閘風險依然較高，安裝密度問題仍有待繼續優化；②10kV線路避雷器大部分都帶有串聯空氣間隙，其防雷效果與安裝位置關系密切，放電間隙距離調節、金具安裝位置均成為防雷效果的關鍵影響因素。
云南電網有限責任公司昭通供電局的研究人員首先開展穿刺型避雷器雷電沖擊放電實驗，分析避雷器安裝方式對放電路徑的影響；然后基于ATP-EMTP電磁暫態程序建立安裝有避雷器的10kV線路雷擊過電壓仿真模型，對避雷器不同密度配置方式下的耐雷水平進行對比分析。
圖1 實驗用典型絕緣子
圖2 穿刺型避雷器
研究人員最后綜合實驗及仿真結果，提出10kV線路穿刺型避雷器最優安裝配置方式。
圖3 P—15絕緣子的閃絡放電路徑
圖4 PS—20絕緣子的閃絡放電路徑
1）為避免出現雷擊異常放電現象，導致穿刺型避雷器本體沒有有效動作，建議避雷器的穿刺電極中軸線到絕緣子中軸線的距離不低于300mm，對應的避雷器外串聯空氣間隙宜調整為120mm。
圖5 穿刺型避雷器異常閃絡路徑1
圖6 穿刺型避雷器異常閃絡路徑2
2）穿刺型避雷器與PS—20型絕緣子的伏秒特性曲線配合優于P—15型絕緣子，同時PS—20型絕緣子的放電電壓高于P—15型絕緣子，建議在安裝避雷器的同時將絕緣子更換為PS—20型絕緣子，既提高了線路絕緣水平，又提高了避雷器動作準確性。
3）落雷點在安裝有避雷器的桿塔附近時，該基桿塔耐雷水平穩定在160kA，與全線安裝密度無關，當安裝密度越小時，安裝的避雷器對臨近桿塔防雷作用改善效果越不明顯，隔基安裝避雷器綜合技術經濟性最優，全線所有桿塔最低耐雷水平可達到80kA，實際防雷改造線路理論計算結果及實際運行效果初步印證了本研究的避雷器安裝配置方式的有效性，待后期更長時間的運行數據來進一步印證最終實際效果。
本文編自2022年第4期《電氣技術》，論文標題為“10kV線路穿刺型避雷器安裝配置方式實驗與仿真研究”，作者為梁開旺、馮珊。
