线路避雷器的原理及技术要求

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二、线路避雷器的作用
避雷器的基本功能
避雷器应具有以下四种机能： 1）抑制过电压的机能；
2）冲击电流的通流机能；
3）从瞬时接地状态下自我恢复性能（续流遮断性
能）；
4）不发生不必要的动作。
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二、线路避雷器的作用
为什么在雷电过电压出现期间，流经 避雷器的大电流没有造成线路保护动作？
电力系统工频周期为20ms，继电保护 的采样周期在1ms左右。而雷电波的半波 长为10s数量级，即避雷器泄放电流的过 程相对继电保护的反应时间来说可忽略。
• 避雷器的位置、避雷器与被保护绝缘子的安全距离、钢 架的选择与安装、计数器的安装等（与纯空气间隙一致） • 绝缘子的安装形式
部分安装与细节
避雷器一端通过铁塔接地，一端通过固定绝缘子间隙直接
搭接在导线上，避雷器采用垂直下垂的方式。
部分安装与细节
线路避雷器的技术要求
六、线路避雷器的安装 1、线路避雷器在安装前应严格按照规程开展交接试 验； 2、安装支架伸出距离应满足避雷器与被保护绝缘子 的安全距离大于最大间隙距离的要求，并留有一定 裕度，防止避雷器对绝缘子金具放电，如220kV线路 避雷器与接地体的空气距离不低于1.9m；
大跨越
线路雷击 跳闸的 影响因素
山坡
水域
矿产
雷电 活动
• 四、线路避雷器的选型 线路避雷器宜选择带串联间隙的避雷器。
1 ）“架空输电线路差异化防雷工作指导意见” （国家电网生〔2011〕500号）：线路避雷器宜选择 带串联间隙的避雷器。
2 ）由于串联间隙的隔离作用，避雷器本体部分 基本不承担系统运行电压，可以不考虑长期运行电 压下的电老化问题，且本体部分的故障不会对线路 运行产生隐患。
4、线路避雷器安装时，为保障间隙距离的有效性，避
雷器尾端弧形电极长轴方向应与下方导线垂直；
六、线路避雷器的安装
5、线路避雷器纯空气间隙安装时应满足要求；
6、线路避雷器的计数器应选择具有大盘径、粗指针的
计数器，以易于塔下查看读取数据，安装时计数器面
板朝下。计数器安装时，通过软导线与避雷器接地端
子相连，计数器朝向主横担侧，也可安装在杆塔塔头
外间隙
线路避雷器
带支撑件间 隙 无间隙线路避雷 器（带脱离器）
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带绝缘支撑件间隙线路避雷器
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不带绝缘支撑件间隙线路避雷器 （纯空气间隙线路避雷器）
带脱离器的无间隙线路避雷器
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一、线路避雷器的原理
带串联间隙金属氧化物避雷器
其目的是在雷电过电压的情况下保护与之并联 的绝缘子串，故串联间隙应仅在快波前过电压下击 穿，而能承受各种工频和系统中出现的缓波前过电 压（操作过电压）。
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二、线路避雷器的作用
线路避雷器是近年来用作架空输电线路加强防雷保护较为有效
的方法，能实现绕击和反击保护
二、线路避雷器的作用
线路避雷器应用情况及效果评估 虽然避雷器仅能保护并联的绝缘子，不能保护其他相，也不能保护临 基杆塔，但依然是目前公认效果最好的防雷措施
线路避雷器效果 较好，如何才能 用好线路避雷器？
圆饼状的氧化锌阀片
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一、线路避雷器的原理 氧化锌元件的伏安特性可由下式表示：
U CI
a
其非线性系数a与电流密度有关，一般为 0.01~0.04，在大的雷电流下，a也不大于0.1。
氧化锌阀片与碳 化硅阀片伏安特 性比较
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一、线路避雷器的原理
分类
带串联间隙线路 避雷器
内间隙 不带支撑件 间隙（纯空 气间隙）
线路避雷器的原理
及技术要求
国网四川省电力公司电力科学研究院 2013年9月
一、线路避雷器的原理
定义
交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器 为并联连接在线路绝缘子的两端，用于限制线路 上的雷电过电压的复合外套金属氧化物避雷器（以 下简称线路避雷器）。 金属氧化物避雷器（压敏避雷器）是以氧化锌 （ZnO）基压敏电阻（非线性电阻）组成的。
典型间隙参 考 430±20 850±50 1500±150
系统标称 电压(kV) 110 220 500
绝缘支撑间隙(mm)
典型间隙 参考 480±10 980±10
部分厂 家 400~480
820~880
部分厂家
480 820
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四、线路避雷器的选点
线路避雷器选点 经常发生多雷区安装线路避雷器一基 被保护，但临近杆塔跳闸？
六、线路避雷器的安装
• 上表需进行海拔修正，如 1000m 以下， 220kV 最 小 间 隙 不 低 于 1.9m ， 2000m 时 应 不 低 于 2.09m，3000m时应不低于2.28m
六、线路避雷器的安装
3、线路避雷器安装支架可采用两根角钢靠背双并斜担 在杆塔塔头主横担上或者采用槽钢、角钢结合的方式 ，采用的槽钢、角钢型号应满足避雷器承力要求，如 安装 220kV 线路避雷器采用两根角钢应不低于 L63*6 ， 若采用槽钢、角钢结合的方式，槽钢不低于10号；
• 避雷器与带电体的距 离 • 钢架的选择与安装 • 弧形电极的方向 • 间隙的尺寸 • 计数器的安装等
部分安装与细节
2、安装线路避雷器
直线塔安装
部分安装与细节
部分安装与细节
六、线路避雷器的安装
2、安装线路避雷器
耐张塔安装 耐张塔因无法实施安装纯空气间隙避雷器，仅能安装 带绝缘子间隙避雷器，使用带绝缘子间隙避雷器，安装应 注意： • 安装点是否处于重冰区 • 安装点是否处于强风区
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一、线路避雷器的原理
发展过程
复合外套氧化锌避雷器是集合复合绝缘子与氧化 锌避雷器的优点而迅猛发展起来的。 70 年代发展起 来的氧化锌避雷器，以其优异的非线性、大通流容 量等优点，取代了当时大量使用的碳化硅避雷器；
与之同时开发成功的复合绝缘子，其重量轻、耐 污性能好等优点为避雷器所利用。
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一、线路避雷器的原理 自1980年开始，国外提出了在线路上安装氧化锌 避雷器来减少雷击故障的需求。美国和日本先后成 功地将避雷器应用于线路上。 我国从1993年开始研制和应用线路型避雷器。 目前，复合外套氧化锌避雷器已在 110kV至500kV 输电线路上广泛应用。
主横担上靠近避雷器侧的位置（打孔），但距避雷器
的位置不应超过2m。
七、线路避雷器的运行维护
线路避雷器的运行维护
线路避雷器的台账并密切加强监视
线路避雷器的正常巡视和特殊巡视，确保装置运行
的可靠性 结合线路检修开展的线路避雷器检查 避雷器本体外观目测；串联间隙、上下电极测量和 检查；高压电极和接地端连线检查；连接件检查；检
4）动作极为频繁（如20次）的避雷器应进行缩 短周期进行直流试验，试验不合格应退出运行。
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线路避雷器的技术要求
线路避雷器选点
参考线路避雷器安装、选 点原则 推荐采用带纯空气间隙
线路避雷器的选型 线路避雷器的安装
线路避雷
器顺利发
推荐采用支架悬式安装
• 带外间隙线路避雷器 免维护 • 做好计数器的跟踪
90 96 108 180 192 216
110 110 110 220 220 220 500 1000
-
-
396
768
%
1171
2365
1050
2150
561
1086
-
-
-
-
-
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a
a为直流参考电流2mA下的直流参考电压值。
三、线路避雷器的性能要求
电流冲击耐受
避雷器本体应通过 2ms 方波电流耐受试验、大电 流冲击耐受试验以及大电流冲击负载试验。试验值 如下表：
- 15 -
三、线路避雷器的性能要求
机械性能
悬挂式安装时，应进行拉伸负荷试验：型式和抽 样试验取避雷器自重的 15倍，耐受60s不损坏。试验 前后避雷器本体局放变化不大于 10pC ，局放量不大 于10pC，直流参考电压变化不大于5%。
非悬挂式安装时，应进行抗弯负荷试验
注：线路避雷器本体在型式试验时，不是设计用 于扭转负荷的，如果要受到扭转负荷，经供需双方 同意，需要进行专门的试验。
六、线路避雷器的安装
线路避雷器的安装
安装过程根据塔形的不同， 采用不同的安装方式，除了避 雷器本体外，还涉及到支架选 择、安装、计数器安装、据带 电体距离大小以及避雷器间隙 的确定等。
六、线路避雷器的安装
2、安装线路避雷器
直线塔安装 直线塔使用空气间隙 避雷器，安装应注意 • 避雷器的位置 • 避雷器与被保护绝缘 子的安全距离
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五、线路避雷器的选型
线路避雷器的选型
推荐 带纯空气间隙 缺点： 1. 空气间隙避雷器在大风作用下， 间隙距离会发生变化 2. 安装复杂，且需调整间隙 优点： 1. 可靠性高、寿命长，即使避雷器故 障，间隙 依然可以起到隔离作用 缺点： 带绝缘子间隙 1. 复合绝缘子本身有老化和维护的 问题 2. 连接部位受力问题 优点： 1. 安装容易
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三、线路避雷器的性能要求
间隙距离
按如下2个原则确定串联间隙长度：
1 ）线路避雷器串联间隙距离应足够大，能承受 避雷器所安装线路系统最大过电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。 2 ）线路避雷器串联间隙距离应足够小，使得雷 击杆塔时线路避雷器能在绝缘子串闪络之前动作。
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三、线路避雷器的性能要求
参考值如下：
纯空气间隙(mm)
系统标称电压有效值 (kV) 2ms方波冲击电流值(A) 大电流冲击耐受电流峰 值(kA)
110 220
400 600
100 100
500
1200
100
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• 三、线路避雷器的性能要求
额定电压、标称放电电流
110kV 、 220kV 和 500kV 线路避雷器的额定电压分 别建议选择 108kV 、 192kV 和 396kV ； 110kV 、 220kV 标称放电电流建议选择10kA，500kV选择20kA。 1 ）避雷器额定电压是施加到避雷器端子间的最 大运行工频电压有效值，选择避雷器额定电压时， 仅考虑单相接地、甩负荷和长线电容效应引起的暂 时过电压。
查在线或离线监测装置等等。
线路避雷器计数器的动作情况， 雷雨季节后（如 9~12月）及时记录雷击动作情况
七、线路避雷器的运行维护
3 ）运行 3~5 年后的线路避雷器可进行抽样试验， 抽样避雷器进行直流试验，如抽样避雷器试验不满 足要求，要求对同批次避雷器加大抽样比例，如仍 出现一支不合格，应扩大同批次避雷器试验，确定 是否能够继续运行。
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一、线路避雷器的原理
带串联间隙 金属氧化物避 雷器与绝缘子 串相并联，它 由金属氧化物 避雷器本体和 串联间隙两部 分构成。
带串联间隙金属氧化物避雷器 结构及安装示意图
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一、线路避雷器的原理
非线性特性
氧化锌避雷器的特性主要是 由材料的非线性特性决定。
氧化锌元件的非线性特性主 要是由晶界层形成的，在低电 场 强 度 下 其 电 阻 率 为 1010~1011W· m，而当电场强度 达到 106~107V/m 时，其电阻率 骤然下降进入低电阻状态。
110 220 500
185 370 567
560 960 1760
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三、线路避雷器的性能要求
避雷器冲击伏秒特性
避雷器的冲击伏秒特性曲线应比被保护的绝缘子 串的伏秒特性曲线至少低10%。
避雷器本体的局部放电
不应大于10pC。
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三、线路避雷器的性能要求
标称放电电流20 kA等级 标称放电电流10 kA等级 标称放电电流5 kA等级
SVU 参考电 压 (有效 值）
系统 电压 (有效 值)
直流1 直流1 直流1 陡波冲 雷电冲 陡波冲 雷电冲 陡波冲 雷电冲 mA mA mA 击电流 击电流 击电流 击电流 击电流 击电流 参考电 参考电 参考电 残压 残压 残压 残压 残压 残压 压 压 压 （峰值）不大 于 不小于 （峰值）不大 于 292 314 358 584 628 716 260 280 320 520 560 640 不小于 130 140 160 260 280 320 （峰值）不大 于 292 314 260 280 不小于 130 140 -
挥作用
线路避雷器的维护运行
谢 谢！
复合外套外观
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三、线路避雷器的性能要求
对避雷器应进行雷电冲击 50% 放电电压试验和工 频耐受电压试验，其试验值应与线路绝缘水平相配 合，以保证避雷器在雷电过电压下放电，而在工频 过电压下不放电。典型推荐值见下表。
系统标称电压（有 效值） 工频耐受电压（有 效值）不小于 雷电冲击50%放 电电压（峰值） 不大于