1、線(xiàn)路直流浪涌保護器的基本原理
雷擊桿塔時(shí),一部分雷電流通過(guò)避雷線(xiàn)流到相臨桿塔,另一部分雷電流經(jīng)桿塔流入大地,桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性,一般用沖擊接地電阻來(lái)表征。
雷擊桿塔時(shí)塔頂電位迅速提高,其電位值為
Ut=iRd L.di/dt (1)
式中 i——雷電流;
Rd——沖擊接地電阻;
L.di/dt——暫態(tài)分量。
當塔頂電位Ut與導線(xiàn)上的感應電位U1的差值超過(guò)絕緣子串50的放電電壓時(shí),將發(fā)生由塔頂至導線(xiàn)的閃絡(luò )。即Ut-U1>U50,如果考慮線(xiàn)路工頻電壓幅值Um的影響,則為Ut-U1 Um>U50。因此,線(xiàn)路的耐雷水平與3個(gè)重要因素有關(guān),即線(xiàn)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(lái)說(shuō),線(xiàn)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(guān),不加裝避雷器時(shí),提高輸電線(xiàn)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(xiàn)路屢遭雷擊的原因。
加裝直流浪涌保護器以后,當輸電線(xiàn)路遭受雷擊時(shí),雷電流的分流將發(fā)生變化,一部分雷電流從避雷線(xiàn)傳入相臨桿塔,一部分經(jīng)塔體入地,當雷電流超過(guò)一定值后,避雷器動(dòng)作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導線(xiàn),傳播到相臨桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線(xiàn)和導線(xiàn)時(shí),由于導線(xiàn)間的電磁感應作用,將分別在導線(xiàn)和避雷線(xiàn)上產(chǎn)生耦合分量。因為直流浪涌保護器的分流遠遠大于從避雷線(xiàn)中分流的雷電流,這種分流的耦合作用將使導線(xiàn)電位提高,使導線(xiàn)和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò )電壓,絕緣子不會(huì )發(fā)生閃絡(luò ),因此,線(xiàn)路浪涌保護器具有很好的鉗電位作用,這也是線(xiàn)路避雷器進(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。
以往輸電線(xiàn)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(gè)塔腳部位采用較長(cháng)的輻射地線(xiàn)或打深井加降阻劑,以增加地線(xiàn)與土壤的接觸面積降低電阻率,在工頻狀態(tài)下接地電阻會(huì )有所下降。但遭受雷擊時(shí),因接地線(xiàn)過(guò)長(cháng)會(huì )有較大的附加電感值,雷電過(guò)電壓的暫態(tài)分量L.di/dt會(huì )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(luò ),反而使線(xiàn)路的耐雷水平下降。因為線(xiàn)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(xiàn)路防雷比較容易實(shí)現。
2 直流浪涌保護器使用及動(dòng)作情況
淄博電業(yè)局管轄的110kV龍博1線(xiàn)和35kV南黑線(xiàn)、炭謝線(xiàn)位于丘陵和山地,多年來(lái)經(jīng)常發(fā)生雷擊跳閘故障,據統計110kV龍博1線(xiàn)在1989~1996年共發(fā)生5次雷擊掉閘,35kV南黑線(xiàn)、炭謝線(xiàn)分別在1994~1997年各發(fā)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(xiàn)62~64號和南黑線(xiàn)87、89、90號及炭謝線(xiàn)51號分別裝設了7組共20只線(xiàn)路型氧化鋅避雷器,安裝方式是在龍博1線(xiàn)和南黑線(xiàn)各懸掛3組9只,在炭謝線(xiàn)51號上相和下相各懸掛1只(該桿不久前遭雷擊),經(jīng)過(guò)2個(gè)雷雨季節的考驗,線(xiàn)路未發(fā)生故障及掉閘事故。