2.1 架空裸導(dǎo)線
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配電網(wǎng)用避雷器及防雷保護(hù)措施
專欄：行業(yè)資訊
發(fā)布日期：2023-11-06
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避雷器
▲圖 配電線路
避雷器是連接在電力線路和大地之間，使雷云向大地放電，從而保護(hù)電氣設(shè)備的器具。所以避雷器是配電網(wǎng)中的過電壓保護(hù)裝置，限制過電壓故又過電壓限制器。
▲圖 避雷器
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當(dāng)雷電過電壓或操作過電壓來到時(shí)，使其急速向大地放電。當(dāng)電壓降到發(fā)電機(jī)、變壓器或線路的正常電壓時(shí)，則停止放電，以防正常電流向大地流通。
▲圖 避雷器應(yīng)用
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配電網(wǎng)中常見避雷器主要有金屬氧化物避雷器、閥型避雷器兩種。
金屬氧化物避雷器（又稱氧化鋅避雷器）一般可分為無間隙和有串聯(lián)間隙兩類。配網(wǎng)一般采用無間隙氧化鋅避雷器。氧化鋅避雷器閥片具有優(yōu)異的非線性電壓—電流特性，高電壓導(dǎo)通，而低電壓不導(dǎo)通，不需要串聯(lián)間隙，可避免傳統(tǒng)避雷器因火花間隙放電特性變化而帶來的缺點(diǎn)。氧化鋅避雷器具有保護(hù)特性好、吸收過電壓能量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
▲圖 閥型避雷器工作原理圖
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閥型避雷器主要由瓷套、火花間隙和閥型電阻片組成，其外形結(jié)構(gòu)如左側(cè)圖示。閥型避雷器的有點(diǎn)是運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)成熟，缺點(diǎn)是密封不嚴(yán)，易進(jìn)潮失效，甚至引發(fā)爆炸。正常情況下火花間隙有足夠的絕緣強(qiáng)度，不會(huì)被正常系統(tǒng)運(yùn)行電壓擊穿；當(dāng)有雷擊過電壓或者操作過電壓時(shí)，火花間隙被擊穿放電。雷電壓作用在閥型電阻上，電阻值會(huì)變得很小，把雷電流泄入大地。之后，作用在閥型避雷器上的電壓為正常運(yùn)行電壓時(shí)，電阻就變得很大，限制工頻電流通過，因此線路又恢復(fù)了正常的對(duì)地絕緣。
輸配電線路 公眾號(hào) 編輯
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配電網(wǎng)的防雷措施
（1）安裝地線；
（2）安裝避雷器；
（3）改善配電網(wǎng)桿塔和防雷裝置的接地；
（4）電容電流大于10安的電網(wǎng)安裝自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧裝置。
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2.2 架空絕緣導(dǎo)線
（1）安裝架空地線；
架空地線的作用，主要是將幅度值很大的雷電過電壓轉(zhuǎn)化為電流，經(jīng)很低的桿塔接地電阻排泄出去，從而大幅度降低雷電過電壓，使導(dǎo)線得到保護(hù)，這在絕緣水平很高的110kV 等級(jí)以上線路中是作為防雷的主要措施。10kV 配電網(wǎng)絕緣水平較低，雷擊架空地線后易造成反擊閃絡(luò)，仍然會(huì)發(fā)生工頻續(xù)流燒斷絕緣導(dǎo)線。而且根據(jù)統(tǒng)計(jì)，配電線路遭受直接雷擊或繞擊 的概率很小，約占雷害事故的20% ，配電線路上 80%的雷電過電壓故障時(shí)感應(yīng)過電壓。此種 方法可行性和難度大，造價(jià)也高。因此，架空地線只能在直擊雷頻繁的區(qū)域使用。
（2）安裝防雷絕緣子；
（3）安裝放電線夾；
（4）安裝線路過電壓保護(hù)器；
（5）延長(zhǎng)閃絡(luò)路徑；
（6）局部剝離導(dǎo)線絕緣。
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2.3 電纜線路
對(duì)于35千伏及以下電壓等級(jí)的電力電纜，基本上應(yīng)采取在電纜終端頭附近安裝避雷器，同時(shí)終端頭金屬屏蔽、鎧裝必須接地良好。
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2.4 柱上斷路器
3～10千伏柱上斷路器和負(fù)荷開關(guān)應(yīng)裝設(shè)避雷器保護(hù)。經(jīng)常開路運(yùn)行而又帶電的柱上斷路器、負(fù)荷開關(guān)或隔離開關(guān)，應(yīng)在帶電側(cè)（聯(lián)絡(luò)開關(guān)應(yīng)兩側(cè)）裝設(shè)避雷器，其接地線應(yīng)與柱上斷路器等的金屬外殼連接，且接地電阻不應(yīng)超過10歐姆。
2.5 配電變壓器
（1）閥式避雷器和金屬氧化物避雷器是配電變壓器防雷保護(hù)的基本保護(hù)元件，一般在配電變壓器和跌落式熔斷器之間安裝避雷器，而閥式避雷器則要求盡量靠近變壓器安裝，距離越近越好。
（2）采用“三位一體”的接線方式，即避雷器的接地線應(yīng)與變壓器低壓繞組中性點(diǎn)及變壓器金屬外殼連接在一起共同接地。
根據(jù)技術(shù)要求，3～10kV配電變壓器的高、低壓側(cè)都應(yīng)靠近變壓器裝設(shè)防雷避雷器，保護(hù)變壓器正常運(yùn)行。Y5W5－12.7型氧化鋅避雷器5kA下的殘壓不大于50kV，避雷器的等值電阻為10Ω。一般配電變壓器的工頻接地電阻小于或等于4Ω，最大不超過10Ω（10Ω適用于100kVA及以下的配電變壓器），它和避雷器的等值電阻幾乎一致。當(dāng)雷電流流過接地電阻R時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生壓降IR，同時(shí)雷電流流過避雷器時(shí)產(chǎn)生殘壓U5，兩者疊加后一起作用在變壓器絕緣上。如3～10kV配變落雷時(shí)，雷電流以5kA計(jì)，接地電阻為4Ω，則10／0．4kV變壓器主絕緣上所承受的電壓為U5＋I(xiàn)R＝50＋20＝70kV。如將避雷器的接地線和變壓器的外殼連在一起后再接地，那么只有避雷器的殘壓U5作用在3～5kV變壓器主絕緣上，可避免疊加的高壓損壞變壓器絕緣（注意：當(dāng)殘壓U5超過變壓器的絕緣水平時(shí)，變壓器同樣有可能損壞）。但是接地線和接地引下線上的壓降IR會(huì)使配電變壓器的鐵殼向低壓側(cè)逆向閃絡(luò)。因此，必須將低壓側(cè)的中性點(diǎn)連接在變壓器的鐵殼上，這樣低壓側(cè)電位被提高了，鐵殼與低壓側(cè)之間就不再發(fā)生閃絡(luò)。
另外，在接地電阻上產(chǎn)生的壓降IR大部分都加在低壓繞組上，通過電磁感應(yīng)，在高壓繞組上按變比出現(xiàn)高電壓，如10／0.4kV變壓器的變比為25，在高壓繞組兩端的沖擊電壓會(huì)達(dá)到IR×K＝20×25＝500kV，這時(shí)高壓繞組出線端因安裝了避雷器，出線端電位受避雷器限制，因此500kV的高電位沿高壓繞組分布，在尾端達(dá)最大值，會(huì)將中性點(diǎn)附近的絕緣高壓繞組層間或匝間絕緣擊穿，造成變壓器損壞。由此可見，還應(yīng)在低壓側(cè)裝設(shè)避雷器，限制低壓繞組可能出現(xiàn)的過電壓，從而也就保護(hù)了高壓繞組。
總之，為了防止雷電沖擊穿變壓器絕緣，必須將變壓器高、低壓兩側(cè)避雷器的接地線，變壓器外殼及低壓側(cè)中性點(diǎn)三點(diǎn)連一起后共同接地，這樣可以保障配電變壓器的安全運(yùn)行，確保供電的連續(xù)性和可靠性，減少國(guó)家和用戶的經(jīng)濟(jì)損失。
（3）采用Z型聯(lián)結(jié)變壓器。
Z型聯(lián)結(jié)組別，是把每相繞組分成兩半，這兩半分別套在不同的鐵心柱上，把一個(gè)鐵心柱上的上半個(gè)繞組與另一個(gè)鐵心柱上的下半個(gè)繞組反串起來，組成新的繞組后，再按星形進(jìn)行聯(lián)結(jié)，形成一種特殊的星形聯(lián)結(jié)。
由于低壓繞組的Z型聯(lián)結(jié)，每個(gè)繞組均有兩半分別在兩相鐵心柱上，當(dāng)該配電變壓器二次或一次側(cè)遭受沖擊過電壓時(shí)，同一心柱的兩個(gè)半繞組的磁動(dòng)勢(shì)互相抵消，使其沖擊零序阻抗很低，一次側(cè)不會(huì)感應(yīng)出過電壓或逆變過電壓，具有良好的防止正．逆變換過電壓性能，特別適于在多雷地區(qū)或土壌電阻率高的地區(qū)作防雷變壓器用。
2.6 配電所
配電站所（包括環(huán)網(wǎng)單元、開關(guān)站、配電室、箱式變電站）為防止侵入雷電波，應(yīng)在每一路進(jìn)（出）線及每一段母線上安裝避雷器。具有電纜進(jìn)（出）線段的架空線路，應(yīng)在架空線路與電纜終端盒接續(xù)處，裝設(shè)避雷器并作集中接地裝置。避雷器的接地線還應(yīng)和電纜頭（電纜）金屬外皮相連，電纜另一端的終端盒與變電站的接地網(wǎng)相連。
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