云南电网昭通供电局技术团队提出10kV线路穿刺型避雷器的最优安装配置方式

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穿刺型避雷器是目前10kV架空线路使用数量最多的避雷器类型，其安装位置及安装密度直接影响线路的防雷效果。云南电网有限责任公司昭通供电局的研究人员梁开旺、冯珊，在2022年第4期《电气技术》上撰文，通过实验及仿真研究穿刺型避雷器的最优安装配置方式。

研究结果表明，避雷器的穿刺电极中轴线到绝缘子中轴线的距离不得低于300mm，对应的避雷器外串联空气间隙宜调整为120mm。建议在安装避雷器的同时将绝缘子更换为PS—20柱式绝缘子，安装密度以隔基安装三相为宜。实际线路运行效果验证了仿真结论，按照上述原则改造后的线路实际雷击跳闸率下降75%左右。

10kV架空线路绝缘水平低、基本不配置避雷线、大部分电杆自然接地，故耐雷水平较低，雷击跳闸故障频繁，雷击已成为10kV架空线路跳闸故障的主要原因之一。用于10kV架空线路防雷的措施众多，如放电间隙、防雷绝缘子、多腔室吹弧防雷装置、接闪器，目前使用数量最多的防雷措施为避雷器，特别是穿刺型避雷器，由于安装方便、间隙可调，可有效截断工频续流，其在10kV架空线路中得到了广泛应用，安装数量庞大。

但在实际应用中，穿刺型避雷器仍存在以下问题：①安装位置不当，间隙放电位置偏移，导致避雷器不能有效动作；②安装密度不当，导致线路整体耐雷水平提升有限。因此，对10kV线路穿刺型避雷器的安装配置方式开展研究，对提升配电网防雷性能具有重要意义。

目前对10kV线路避雷器的安装配置方式，国内外开展了部分研究。

• 有研究人员仿真分析了在不同接地条件下只安装单相避雷器对同基其他相绝缘子的影响及只安装一级对相邻级绝缘子的影响，并提出接地电阻的安装要求；

• 有研究人员分析不同避雷器类型、不同杆塔冲击接地电阻及雷击位置等对避雷器防护效果的影响并分析其保护范围，提出需要每隔6～8基杆塔安装一组避雷器的建议；

• 有研究人员对比分析采用避雷线和避雷器对线路感应过电压的防护效果，得出避雷器抑制过电压效果更为明显的结论；

• 有研究人员计算避雷器安装间距与线路闪络降低百分数之间的关系曲线，建议每隔300m装一组避雷器。

上述研究为避雷器的安装配置方式提供了参考，但仍存在较大的局限性：①10kV线路以遭受感应雷为主，雷击会导致附近的杆塔均可能发生雷击闪络，未加装避雷器的杆塔会成为雷击薄弱点，线路雷击跳闸风险依然较高，安装密度问题仍有待继续优化；②10kV线路避雷器大部分都带有串联空气间隙，其防雷效果与安装位置关系密切，放电间隙距离调节、金具安装位置均成为防雷效果的关键影响因素。

云南电网有限责任公司昭通供电局的研究人员首先开展穿刺型避雷器雷电冲击放电实验，分析避雷器安装方式对放电路径的影响；然后基于ATP-EMTP电磁暂态程序建立安装有避雷器的10kV线路雷击过电压仿真模型，对避雷器不同密度配置方式下的耐雷水平进行对比分析。

图1  实验用典型绝缘子

图2  穿刺型避雷器

研究人员最后综合实验及仿真结果，提出10kV线路穿刺型避雷器最优安装配置方式。

图3  穿刺型避雷器保护P—15绝缘子的闪络放电路径

图4  穿刺型避雷器保护PS—20绝缘子的闪络放电路径

1）为避免出现雷击异常放电现象，导致穿刺型避雷器本体没有有效动作，建议避雷器的穿刺电极中轴线到绝缘子中轴线的距离不低于300mm，对应的避雷器外串联空气间隙宜调整为120mm。

图5  穿刺型避雷器异常闪络路径1

图6  穿刺型避雷器异常闪络路径2

2）穿刺型避雷器与PS—20型绝缘子的伏秒特性曲线配合优于P—15型绝缘子，同时PS—20型绝缘子的放电电压高于P—15型绝缘子，建议在安装避雷器的同时将绝缘子更换为PS—20型绝缘子，既提高了线路绝缘水平，又提高了避雷器动作准确性。

3）落雷点在安装有避雷器的杆塔附近时，该基杆塔耐雷水平稳定在160kA，与全线安装密度无关，当安装密度越小时，安装的避雷器对临近杆塔防雷作用改善效果越不明显，隔基安装避雷器综合技术经济性最优，全线所有杆塔最低耐雷水平可达到80kA，实际防雷改造线路理论计算结果及实际运行效果初步印证了本研究的避雷器安装配置方式的有效性，待后期更长时间的运行数据来进一步印证最终实际效果。

本文编自2022年第4期《电气技术》，论文标题为“10kV线路穿刺型避雷器安装配置方式实验与仿真研究”，作者为梁开旺、冯珊。

下载论文PDF版，请点击左下角“阅读原文”，访问期刊网站。

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