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摘 要：本文主要阐述了不同安装形式的线路避雷器在防雷中的作用，分析了110kV输电线线路避雷器的安装位置及雷击杆塔，并指出在杆塔绝缘子串、线路避雷器先后承受雷电过电压的情况下，线路避雷器将有可能失去保护作用，最后也还提出了一些相关改进意见，仅供参考。
关键词：输电线路；线路防雷；防雷问题
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2012）-02-0-02
一、不同安装形式的线路避雷器在防雷中的作用
110kV线路避雷器由避雷器本体及串联空气间隙组合而成。线路避雷器经支架吊挂与线路杆塔绝缘子串相并联，可分为雷电过电压先后作用于两者、同时作用于两者及先作用于后者，再作用于前者等3种形式，如图1、图2、图3所示。
（一）第1种情况。在图1中，当雷击线路杆塔顶部时，雷电过电压先作用于线路避雷器，线路避雷器起保护作用。当线路避雷器动作时，一方面，避雷器本体动作，串联空气间隙被击穿，约有10%的雷电流经避雷器本体及短接串联空气间隙的电弧流向导线分流，构成线路避雷器的钳电位作用，避免绝缘子串发生闪络;另一方面，导线分流雷电流可起耦合地线作用，降低杆塔顶部的雷电位，增大同杆塔相邻相导线的耦合系数，提高同杆塔相邻相绝缘子串的耐雷水平。
（二）第2种情况。在图2中，雷电过电压同时作用于线路避雷器与杆塔绝缘子串，当雷电过电压的幅值高于或等于杆塔绝缘子串的50%冲击放电电压时，只要线路避雷器的动作时间快于杆塔绝缘子串的闪络时间，则线路避雷器同样可起保护作用。
（三）第3种情况。在图3中，雷电过电压先直接作用于杆塔绝缘子串，再作用于线路避雷器，当雷电过电压的幅值高于或等于杆塔绝缘子串的50%冲击放电电压时，雷电过电压将有可能直接造成杆塔绝缘子串闪络，使线路避雷器失去保护作用。
二、线路避雷器的安装位置及雷击杆塔
某110kV输电线路于2009年6月采用雷电过电压先作用于杆塔绝缘子串，后作用于线路避雷器的安装形式，在该线路的11基易击杆塔上安装了9组27支线路避雷器，线路避雷器的具体安装杆塔详见表1。2009年6-7月线路遭受雷击闪络的杆塔见表2。从表1、表2可见，雷击闪络故障相有以下几个特点：
（一）雷击造成两相故障的情况居多，占46.15%；（二）线路避雷器安装杆塔与遭受雷击闪络的杆塔，除137号、151号、163号选点准确外，其余的均有较大出入；（三）雷击闪络杆塔151号虽然三相全部都安装了线路避雷器，但在遭受雷击时却照样发生了三相绝缘子串闪络故障，而137号A，B两相安装了线路避雷器，也在遭受雷击时发生了三相绝缘子串闪络故障；（四）安装在151号、163号杆塔的三相线路避雷器对相邻150号、164号杆塔的雷击过电压不起保护作用；（五）2008年7月23日的雷击造成两相故障跳闸，但找不到故障点；（六）2009年6月29日，相距约7km的164号、183号在同一天、同一时刻A，C相遭受雷击跳闸。所有这些，都是值得研究的问题。
三、问题分析
（一）在雷电活动特别频繁、强烈地区，当雷击杆塔顶部，造成线路杆塔单相绝缘子串故障时，由于此时导线仅可分流约10%的雷电流，杆塔顶部的雷电过电压的降低程度有限，将仍有可能对未安装线路避雷器的正常相杆塔绝缘构成威胁，造成两相甚至三相故障。这有可能是表2中雷击造成两相甚至三相故障情况居多的主要原因。
（二）从线路的地理条件及实际运行情况来看，该110kV输电线路的每一基杆塔几乎都有可能遭受雷击，而安装线路避雷器的杆塔仅占全线路杆塔的5%-6%，是很难准确选定的。
（三）安装线路避雷器并不能完全改变线路杆塔的雷击(引雷)特性，即安装有线路避雷器的杆塔同样有可能遭受雷击。该110kV输电线路采用图3所示的线路避雷器安装形式，线路避雷器与杆塔绝缘子串有一定的并联距离(2m)，雷电过电压先作用于杆塔绝缘子串，后作用于线路避雷器。这有可能是三相全部都安装了线路避雷器的151号杆塔、两相安装了线路避雷器的137号杆塔在遭受雷击时照样发生三相绝缘子串闪络故障的原因。这也意味着，在现行杆塔绝缘子串、线路避雷器先后承受雷电过电压的情况下，线路避雷器将有可能起不到保护作用。而且，还很有可能带来不该发生的线路故障跳闸。例如，在多重性雷击的情况下，单相或两相线路避雷器动作都有可能引起线路跳闸。并且，这种由单相或两相线路避雷器动作所引起的线路跳闸，由于并没有发生杆塔绝缘子串闪络事故，故往往很难找到故障点。表2中2008年7月23日的雷击故障点找不到，就很有可能属于这种情况。
（四）线路避雷器最多只能保护安装相杆塔的绝缘子串。例如2008年7月2日9:05雷击杆塔150号(A，B相闪络)，其相邻杆塔151号已三相装设线路避雷器，而150-151号之间的档距只有311m，但150号却照样发生了两相闪络故障，151号杆塔的三相线路避雷器对相邻杆塔151号无保护作用。
（五）2009年6月29日遭受雷击A，C相闪络，2009年7月3日在6月29日A，C相闪络未处理的情况下再次遭受雷击B相闪络，说明164号杆塔为易击杆塔。
（六）雷云有可能由多个雷云中心构成，2009年6月29日，相距约7km的164号、183号在同一天、同一时刻A，C相遭受雷击跳闸是可以理解的。
四、改进意见
（一）在雷电活动特别频繁、强烈，存在多重性雷击可能性的地区，线路的雷击故障以两相甚至三相故障居多，使用线路避雷器应慎重，以免出现线路避雷器动作引起线路跳闸而又找不到故障点的情况。
（二）在无法准确确定线路易击杆塔，全线路的每基杆塔都有可能遭受雷击的情况下，选择极少数杆塔安装线路避雷器防雷，有可能是徒劳的。
（三）应从设计上及运行上改进线路避雷器的安装，使雷击杆塔顶部时所产生的雷电过电压先作用于线路避雷器，后作用于杆塔绝缘子串，或至少同时作用于两者，以有效发挥线路避雷器的防雷保护作用。考虑到对于实际运行的杆塔，这两种安装形式都有可能较难实现，或缺乏运行经验，再加上当雷击杆塔顶部的雷电过电压的幅值高于或等于杆塔绝缘子串的50%冲击放电电压时，在雷电的直接冲击作用下，线路避雷器的动作时间是否绝对快于杆塔绝缘子串的闪络时间仍有待于试验及运行经验的验证，建议慎用线路避雷器防雷。
五、结束语
该110kV输电线路的线路避雷器，采用雷击杆塔顶部所产生的雷电过电压先作用于杆塔绝缘子串，再作用于线路避雷器的安装形式，有可能是137号、151号安装线路避雷器杆塔照样发生三相绝缘子串闪络故障的原因。
建议从价格、运行维护尤其是保护原理上考虑线路避雷器的应用问题，尽可能按图1或图2的安装形式安装线路避雷器，并建议慎用线路避雷器防雷。
关键词：输电线路；线路防雷；防雷问题
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2012）-02-0-02
一、不同安装形式的线路避雷器在防雷中的作用
110kV线路避雷器由避雷器本体及串联空气间隙组合而成。线路避雷器经支架吊挂与线路杆塔绝缘子串相并联，可分为雷电过电压先后作用于两者、同时作用于两者及先作用于后者，再作用于前者等3种形式，如图1、图2、图3所示。
（一）第1种情况。在图1中，当雷击线路杆塔顶部时，雷电过电压先作用于线路避雷器，线路避雷器起保护作用。当线路避雷器动作时，一方面，避雷器本体动作，串联空气间隙被击穿，约有10%的雷电流经避雷器本体及短接串联空气间隙的电弧流向导线分流，构成线路避雷器的钳电位作用，避免绝缘子串发生闪络;另一方面，导线分流雷电流可起耦合地线作用，降低杆塔顶部的雷电位，增大同杆塔相邻相导线的耦合系数，提高同杆塔相邻相绝缘子串的耐雷水平。
（二）第2种情况。在图2中，雷电过电压同时作用于线路避雷器与杆塔绝缘子串，当雷电过电压的幅值高于或等于杆塔绝缘子串的50%冲击放电电压时，只要线路避雷器的动作时间快于杆塔绝缘子串的闪络时间，则线路避雷器同样可起保护作用。
（三）第3种情况。在图3中，雷电过电压先直接作用于杆塔绝缘子串，再作用于线路避雷器，当雷电过电压的幅值高于或等于杆塔绝缘子串的50%冲击放电电压时，雷电过电压将有可能直接造成杆塔绝缘子串闪络，使线路避雷器失去保护作用。
二、线路避雷器的安装位置及雷击杆塔
某110kV输电线路于2009年6月采用雷电过电压先作用于杆塔绝缘子串，后作用于线路避雷器的安装形式，在该线路的11基易击杆塔上安装了9组27支线路避雷器，线路避雷器的具体安装杆塔详见表1。2009年6-7月线路遭受雷击闪络的杆塔见表2。从表1、表2可见，雷击闪络故障相有以下几个特点：
（一）雷击造成两相故障的情况居多，占46.15%；（二）线路避雷器安装杆塔与遭受雷击闪络的杆塔，除137号、151号、163号选点准确外，其余的均有较大出入；（三）雷击闪络杆塔151号虽然三相全部都安装了线路避雷器，但在遭受雷击时却照样发生了三相绝缘子串闪络故障，而137号A，B两相安装了线路避雷器，也在遭受雷击时发生了三相绝缘子串闪络故障；（四）安装在151号、163号杆塔的三相线路避雷器对相邻150号、164号杆塔的雷击过电压不起保护作用；（五）2008年7月23日的雷击造成两相故障跳闸，但找不到故障点；（六）2009年6月29日，相距约7km的164号、183号在同一天、同一时刻A，C相遭受雷击跳闸。所有这些，都是值得研究的问题。
三、问题分析
（一）在雷电活动特别频繁、强烈地区，当雷击杆塔顶部，造成线路杆塔单相绝缘子串故障时，由于此时导线仅可分流约10%的雷电流，杆塔顶部的雷电过电压的降低程度有限，将仍有可能对未安装线路避雷器的正常相杆塔绝缘构成威胁，造成两相甚至三相故障。这有可能是表2中雷击造成两相甚至三相故障情况居多的主要原因。
（二）从线路的地理条件及实际运行情况来看，该110kV输电线路的每一基杆塔几乎都有可能遭受雷击，而安装线路避雷器的杆塔仅占全线路杆塔的5%-6%，是很难准确选定的。
（三）安装线路避雷器并不能完全改变线路杆塔的雷击(引雷)特性，即安装有线路避雷器的杆塔同样有可能遭受雷击。该110kV输电线路采用图3所示的线路避雷器安装形式，线路避雷器与杆塔绝缘子串有一定的并联距离(2m)，雷电过电压先作用于杆塔绝缘子串，后作用于线路避雷器。这有可能是三相全部都安装了线路避雷器的151号杆塔、两相安装了线路避雷器的137号杆塔在遭受雷击时照样发生三相绝缘子串闪络故障的原因。这也意味着，在现行杆塔绝缘子串、线路避雷器先后承受雷电过电压的情况下，线路避雷器将有可能起不到保护作用。而且，还很有可能带来不该发生的线路故障跳闸。例如，在多重性雷击的情况下，单相或两相线路避雷器动作都有可能引起线路跳闸。并且，这种由单相或两相线路避雷器动作所引起的线路跳闸，由于并没有发生杆塔绝缘子串闪络事故，故往往很难找到故障点。表2中2008年7月23日的雷击故障点找不到，就很有可能属于这种情况。
（四）线路避雷器最多只能保护安装相杆塔的绝缘子串。例如2008年7月2日9:05雷击杆塔150号(A，B相闪络)，其相邻杆塔151号已三相装设线路避雷器，而150-151号之间的档距只有311m，但150号却照样发生了两相闪络故障，151号杆塔的三相线路避雷器对相邻杆塔151号无保护作用。
（五）2009年6月29日遭受雷击A，C相闪络，2009年7月3日在6月29日A，C相闪络未处理的情况下再次遭受雷击B相闪络，说明164号杆塔为易击杆塔。
（六）雷云有可能由多个雷云中心构成，2009年6月29日，相距约7km的164号、183号在同一天、同一时刻A，C相遭受雷击跳闸是可以理解的。
四、改进意见
（一）在雷电活动特别频繁、强烈，存在多重性雷击可能性的地区，线路的雷击故障以两相甚至三相故障居多，使用线路避雷器应慎重，以免出现线路避雷器动作引起线路跳闸而又找不到故障点的情况。
（二）在无法准确确定线路易击杆塔，全线路的每基杆塔都有可能遭受雷击的情况下，选择极少数杆塔安装线路避雷器防雷，有可能是徒劳的。
（三）应从设计上及运行上改进线路避雷器的安装，使雷击杆塔顶部时所产生的雷电过电压先作用于线路避雷器，后作用于杆塔绝缘子串，或至少同时作用于两者，以有效发挥线路避雷器的防雷保护作用。考虑到对于实际运行的杆塔，这两种安装形式都有可能较难实现，或缺乏运行经验，再加上当雷击杆塔顶部的雷电过电压的幅值高于或等于杆塔绝缘子串的50%冲击放电电压时，在雷电的直接冲击作用下，线路避雷器的动作时间是否绝对快于杆塔绝缘子串的闪络时间仍有待于试验及运行经验的验证，建议慎用线路避雷器防雷。
五、结束语
该110kV输电线路的线路避雷器，采用雷击杆塔顶部所产生的雷电过电压先作用于杆塔绝缘子串，再作用于线路避雷器的安装形式，有可能是137号、151号安装线路避雷器杆塔照样发生三相绝缘子串闪络故障的原因。
建议从价格、运行维护尤其是保护原理上考虑线路避雷器的应用问题，尽可能按图1或图2的安装形式安装线路避雷器，并建议慎用线路避雷器防雷。