金属氧化物避雷器

本课题所研制的多腔室间隙避雷器，应用电弧产生的高温高压进行吹弧直至电弧熄灭，在泄放雷电流的同时不会引起继电保护装置动作，供电的可靠性得到很大的提高。同时，空气具有极佳的绝缘自恢复性能，可耐受多次雷击，相比于金属氧化物避雷器，运行寿命更长。适应国内自然环境条件和电网不同工况下的运行条件，充分体现多腔室间隙避雷器无氧化锌阀片、结构简洁、安装方便、运维简单等优点 10kV多腔室间隙避雷器具有防雷效果显著；通流容量大、故障率低、少维护、寿命长；环境适应性好，无阀片失效和受潮问题；重量轻、便于安装；成本低、可广泛推广等优点。市场容量巨大，按照10kv配电线路30%覆盖率计算，南方电网地区市场容量约970万支。目前正在通过广州知识产权交易中心开展成果转化。可进一步拓展，采用S型或螺旋型排列方式等，增加腔室间隙串联级数，研发110kv～500kV的多腔室间隙避雷器，将对输电线路防雷产生巨大价值。可进一步提升，提高生产工艺缩小电极间距等措施，增加单位长度的腔室间隙的串联级数，可实现雷击工频电压全相位无工频续流。

±500kV 直流输电线路是我国大电网的重要组成部分，送电距离长，输送容量大，具有重要战略意义。±500kV 直流输电线路由于自身绝缘水平和耐雷水平较高，线路故障再启动功能动作速度快，对雷击短时故障具有较强的抵御能力，国内外在设计建设时，一般都没有考虑特殊的防雷应对措施。然而据统计，实际运行中±500kV 直流输电线路雷击故障依然占有较大比例，极闭锁引起的紧急故障停运时有发生，大负荷情况下给系统造成较大的冲击。±500kV 直流线路防雷形势十分严峻。针对±500kV 直流输电线路，我国目前采用的防雷改造措施主要有降低接地电阻、减小保护角和安装塔顶避雷针，但是在落雷密集区域和土壤电阻率较高的地区，使用效果很不理想。随着我国高压直流输电线路建设力度的逐年加大，研制开发高压直流输电线路用雷电防护装置已成为一个新的研究热点。经验表明，线路避雷器可以有效提高输电线路的耐雷水平，是当前线路防雷最为有效的手段之一。但是，线路避雷器的应用目前还仅限于 35-500kV 交流输电线路，尚未涉及到高压直流输电线路领域。国内外至今还未有±500kV 直流线路避雷器挂网运行的工程实例。正是基于高压直流输电线路对雷电防护装置的这种迫切需求，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司组织研制了±500kV 直流系统用线路型带串联间隙复合外套金属氧化物避雷器（以下简称“±500kV 直流线路避雷器”）。

通过电气和解体试验，对一支220 kV 架空线路用金属氧化物避雷器故障原因进行了分析，试验结果表明，同批次避雷器电气性能满足相关标准要求，避雷器击穿原因为其内部结构缺陷所致。提出了优化线路避雷器设计的建议，同时提出在避雷器选型时，宜优先选用内部填充有绝缘介质避雷器的建议。

随着技术的发展，金属氧化物避雷器应用范围逐渐扩展并最终成为电力系统中避雷器选择的主流类型。随着电压等级的升高，避雷器的体型越大，220kV 及以上电压等级多节避雷器往往距离地面达到5m以上。 避雷器洲漏电流试验是考察氧化锌避雷器内部绝缘状态的最有效的方法之一。现场试验时，试验人员需要使用绝缘梯子或者升降车等手段进行接线，为调整试验线与避雷器之间接线的角度，需要多次登高作业。这种方式较难满足接线与避雷器90°角的要求，对测试结果影响较大，也存在较大安全风险。 现在社会经济发展需求对电网的可靠性也越来越高，这就需要尽可能缩短停电时间、提供可靠的数据、及时准确的分析出各项试验结果，尽快复电。另一方面，依据《电力设备检修试验规程》Q/CSG 1206007- -2017 规定，氧化锌避雷器直流1mA电压U1mA及I0.75U1mA下的泄漏电流为必做预试项目，其中110kV及以下试验周期为6年/次，220kV. 500kV避雷器为3年/次，预试工作量大，而且试验人员在日常预试工作中发现，氧化锌避雷器停电试验中测试数据总是偏差很大，重复作业偏多，影响预试效率，因此研制一种避雷器高压试验接线工具降低试验异常率有重要意义。

线路避雷器是最行之有效的线路防雷措施，将线路避雷器应用到线路雷电活动强烈或土壤电阻率高、降低接地电阻有困难及易受雷电绕击的地形线段，能降低线路雷击跳闸率，较大地提高线路防雷可靠性。鉴于早期线路避雷器使用中存在参数选择不合理、检验检测方法不统一、应用不规范从而影响应用效果的问题，结合我国情况制定了电力行业标准 DL/T 815《交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器》，并随着电压等级提高，陆续制定了线路避雷器系列标准。线路避雷器涉及的诸多核心技术问题有别于变电站用避雷器。首先，线路避雷器的性能要求要满足线路的绝缘配合要求，串联间隙的距离确定原则需考虑最大距离、最小距离及安装要求；其次，线路避雷器的试验方法中需考虑雷电冲击伏秒特性和高杆塔的微风振动特性；最后，需规范线路避雷器的差异化配置原则，提出适用的运行维护要求。 本系列标准提出了电压等级覆盖 10kV～1000kV 的全系列交流线路避雷器参数，提出了带串联间隙线路避雷器间隙距离的确定原则，提出了考虑雷电冲击伏秒特性和高杆塔微风振动特性的线路避雷器试验方法，提出了绝缘子支撑间隙线路避雷器技术要求及试验方法，确定了线路避雷器配置原则，规范了线路避雷器的差异化使用，提出了适用的运行维护要求，完善了 10kV～1000kV 线路避雷器的结构设计和参数选择等一系列关键技术的研究，完善了线路避雷器的使用条件、技术要求、试验方法、检验规则、差异化应用等，建立了适用于我国的可覆盖 10kV～1000kV线路避雷器产品设计、试验检验、设备选用全过程的交流线路避雷器标准体系。 本系列标准是国内三大线路避雷器权威检测机构的主要采用标准，是国家电网、南方电网等线路避雷器物资招标采购规范的主要参考标准。依托标准提出的选用原则、技术参数和试验方法，国家电网公司、南方电网公司已完成 10kV～1000kV 全系列交流线路避雷器的挂网使用，总量超过 100 万台。依托本系列标准开展的避雷器产品设计、试验检验、设备选用等工作，已全面支撑了我国输配电工程的防雷设计、建设及运行，为提高我国输配电线路工程雷电防护水平、节省工程投资、实现工程设计规范合理，发挥了重要的支撑和指导作用，提高了线路雷电防护水平和供电可靠性，提升了我国电力行业的技术竞争力，产生的间接经济效益超过数十亿元，体现了本系列标准良好的技术适用性。