35kV线路避雷器在电网中的防雷应用研究
摘要：随着电网事业的飞速发展，城市中到处可见电力系统的影子，而输电线路的安全运行是保证人们生活用电的关键。众所周知，雷击是造成输电线路运行事故的主要因素，线路的总跳闸次数中，因雷击引起的跳闸几乎占到了一半以上，因此安装线路避雷器就成为了保障输电线路安全的重要手段。本文就35kV线路避雷器的概念及其工作原理展开分析，就线路避雷器在电网中的防雷应用进行研究。
关键词：线路避雷器;防雷;输电线路;用电安全
伴随着人们生活水平的不断提高，人们对于输电线路安全及稳定运行的关注度和要求都非常高。作为电网中的关键设施，安装线路避雷器不仅能够防止电网被雷击，更能有效保障电网系统的安全运行。在35kV输电线路中，线路避雷器的应用研究取得了不少成果，也在实践中受到了广泛关注。下文就分析线路避雷器的工作原理和特征，就其如何运用在35kV电网中防雷展开探讨。
一、线路避雷器的概念及工作原理
所谓线路避雷器就是通过避雷器本体与空气间隙串联或者固定绝缘子间隙组合而成的结构。实际上，避雷器本体并不承担系统运行电压，所以不必考虑其因长期运行而导致的老化问题，并且在线路避雷器本身发生线路故障时，不会影响到整个电网的运行。一方面，与空气间隙串联的组合线路避雷可以不考虑因线路避雷器本身故障而引起的电网事故，但需要事先在安装避雷器时在杆塔上调整好间隙距离。另一方面，如果是与固定绝缘子间隙组合结构，这种结构安装实施较容易，但支撑串联间隙的符合绝缘子需要承受较高的系统电压和机械荷载。总的来说，线路避雷器就是输电线路中，连接于绝缘子两端的一种悬挂式新型避雷器，其作用主要是提高线路耐雷水平，从而降低雷击跳闸频率。
当雷击杆塔时，有一部分雷电流会通过避雷线流到相邻的`杆塔上，而另一部分则会经杆塔流向大地，杆塔接地电阻有着暂态电阻特性，一般用于冲击接地电阻。当遭受到雷击时，接地线过程会增加附加电感值，雷电过电压的暂态分量会加到塔体电位上，使得塔顶的电位大大提高，最终造成塔体与绝缘子串的闪络，从而导致线路的耐雷水平降低。而加装避雷器后，当受到雷击时，雷电流的分流一部分从避雷线传入相邻杆塔，一部分则经塔体流入大地。而当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流，大部分的雷电流即从避雷器流入导线，从而传播到相邻杆塔上。当雷电流经过避雷线和导线是，因到导线间的电磁感应作用，在导线和避雷线上产生耦合分量，再加上避雷器分流远大于避雷线中分流的雷电流，这种耦合作用会使得导线电位提高，从而使得导线与塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压。因此，线路避雷器具有钳电位作用，这也是线路避雷器防雷的关键所在。
二、35kV线路耐雷水平分析
1、耐雷水平定义
众所周知，35kV线路属于重压网络，是我国主要配电网络之一，因其配网绝缘水平低，网架结构复杂，线路中还设有避雷线、耦合地线、线路避雷器等保护设备，在遇到雷害天气时，配电网将由直击雷或者感应雷引起线路闪络或故障。作为衡量线路防雷性能好坏的重要指标，线路耐雷水平受到杆塔尺寸、杆塔冲击接地电阻、绝缘子片数、杆塔地形情况等因素限制，其耐雷水平就有所不同。
2、直击雷侵害
直击雷就是带电云层与建筑物、其他物体或者大地以及防雷装置之间发生的猛烈放电现象，并由此伴随而产生电效应，热效应或机械力。雷直击导线后，被击导线上的雷电流将分向两侧分流，形成两边传播的过电压波，而在没有反射波之前，电压与电流的比值是线路的波阻抗Z。架空线路的波阻抗在大气过电压的情况下，被认为接近400Ω，而雷电流沿线路两侧电流is/2的值详见电路图1，则此时架空线路上的直击雷过电压为Ug。
Ug=(is/2)×(Z/2)=100I
方学宁.TIFTS(JZHT7.H图1雷击塔顶示意图及等值电路图TS)KH*2
3、感应雷侵害
依照国家规程，距离架空线距离超过65m时雷云对地放电，线路上产生的感应过电压最大值要按照以下方程式计算：
Ug=25(I×hc)/S
式中Ug为雷击大地时感应过电压的最大值，I是雷电流幅值，hc则表示导线的平均高度，S为雷击点与线路的距离。根据此式我们可以看出，雷电感应过电压和架空线导线的平均高度是呈正比关系的，雷电感应过电压是因静电感应造成，对导线上相同的电荷量，如果导线离地距离大，则对地电容就小，导线对地电位差越大，对地过电压就越高。此外，感应过电压一般不会超过300kv，但对于35kv及以下的线路容易发生绝缘子闪络。
三、35kv线路避雷器在电网中的应用
前面说到，35kv的线路避雷器通过避雷器本体与空气间隙串联或者固定绝缘子间隙组合而成的结构。而不同的安装方式会给雷云击打时产生不同的情况。首先，当雷云击打线路干塔顶时，雷电过电压就会先作用于线路避雷器，此时，线路避雷器就开始发挥作用将雷电流分流，这也充分发挥了线路避雷器的钳电位作用，从而使导线与塔顶的电位差小于绝缘子串的闪络电压，从而使绝缘子不会产生闪络情况。
其次，当雷云击打线路杆杆塔塔顶时，雷电过电压会同时对线路避雷器和绝缘子串作用，当雷电过电压的幅值接近绝缘子串的50%的冲击放电电压时，此时线路避雷器就会迅速发生作用，并在绝缘子串闪络前动作，以起到防雷的作用。
最后，当雷云击打线路杆塔塔顶时，如果雷电过电压先对绝缘子串产生作用，然后再作用于线路避雷器。在这种情况下，雷电过电压的幅值接近绝缘子串50%冲击放电电压时，雷电过电压就会直接造成绝缘子串的闪络，此时线路避雷器也就不起作用了。总的来说，这三种情况就是把绝缘子串、线路避雷器以及杆塔塔顶以一种特定的形式连接起来分析。
结束语：防雷是35kv电网中非常关注的环节，随着线路避雷器的应用受到广泛重视，其在电网防雷中的应用效果逐渐受到关注。我们在实际的应用过程中，要根据输电线路的实际情况，根据不同的雷云击打情况，选择正确的线路避雷器使用和安装方法，以充分发挥线路避雷器的作用，保障输电线路的安全运行。
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