線路避雷器設(shè)計(jì)技術(shù)  無間隙線路避雷器的成功應(yīng)用得益于硅橡膠復(fù)合材料，它取代了原有瓷外套，使220kV避雷器的質(zhì)量從260kg降至50kg以下，從而實(shí)現(xiàn)在桿塔上懸掛安裝。有串聯(lián)間隙線路避雷器由避雷器本體和外串聯(lián)間隙組成。本體與普通的復(fù)合外套避雷器相當(dāng)，外串聯(lián)間隙（放電間隙）由兩個(gè)環(huán)–環(huán)或棒–棒型放電電極組成，如圖1所示。避雷器本體兩端采用金屬法蘭封口，內(nèi)部裝有非線性ZnO電阻片并用簧壓緊的環(huán)氧玻璃纖維布筒，其外部采用硅橡膠傘裙包封。這樣，避雷器大大減少了因“漏氣”而帶來的受潮問題。上、下法蘭設(shè)計(jì)了經(jīng)典的球頭、球窩，分別與高壓端、接地端連接。以2003年我國(guó)天生橋—廣州線投入使用的500kV有間隙線路避雷器設(shè)計(jì)為例，除秉承電站避雷器技術(shù)基礎(chǔ)外，還必須解決如下8點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)問題： 公司技術(shù)力量雄厚，設(shè)備配套完善，產(chǎn)品型號(hào)多樣，隨著公司的不斷發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計(jì)科學(xué)、制作精良、造型美觀，是現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)的理想的配套產(chǎn)品，其中戶內(nèi)（外）真空斷路器，隔離開關(guān)，負(fù)荷開關(guān)，氧化鋅避雷器，熔斷器，穿墻套管，絕緣子，電流互感器，高壓電力計(jì)量箱等一系列高低壓電氣產(chǎn)品暢銷全國(guó)各地我們以“科技興業(yè)，質(zhì)量創(chuàng)牌，誠(chéng)經(jīng)營(yíng)，優(yōu)良服務(wù)”的企業(yè)宗旨；一直致力于追求卓越的民族電氣工業(yè)，為廣大新老用戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和良好的服務(wù)而不懈努力，您的滿意始終是我們追求的目標(biāo)，真誠(chéng)歡迎新老朋友惠顧，共創(chuàng)美好未來。 （1）優(yōu)良性能的硅橡膠復(fù)合外套   采用硅橡膠等有機(jī)絕緣材料生產(chǎn)的避雷器復(fù)合外套必須具備耐天侯、抗紫外線、耐電蝕損等優(yōu)良性能。與瓷套相比，硅橡膠復(fù)合外套在重量、耐污性能上占有很大優(yōu)勢(shì)，詳見表1。復(fù)合外套可選用的材料、品種很多。我國(guó)主選材料為乙烯基硅橡膠，其分子結(jié)構(gòu)式如圖2 。由圖2可見，硅橡膠主鏈為Si—O鍵，鍵能高達(dá)445kJ/mol，遠(yuǎn)高于太陽紫外線能量（398kJ/moI）。因此，避雷器于戶外長(zhǎng)期使用時(shí),紫外線不能斷開Si—O鍵，不發(fā)生硅橡膠開裂、“粉化” 現(xiàn)象。 （2）具備耐久性粘接技術(shù)    避雷器在多年使用中要經(jīng)受引 線拉力、線震、風(fēng)擺、冰雪等的作用。上、下法蘭與環(huán)氧玻璃纖維布筒的粘接部分是避雷器負(fù)載力傳遞區(qū)域，也是密封技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)。筆者認(rèn)為，采用高溫、度環(huán)氧澆合劑和倒錐形結(jié)構(gòu)是目前成功的設(shè)計(jì)之一，實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。

由于在結(jié)構(gòu)上不能采用外并電容的均壓措施。避雷器高度超過5m時(shí)，如不采取措施，其電位分布不均勻系數(shù)將達(dá)1.2，荷電率達(dá)98。這將加速高場(chǎng)強(qiáng)處電阻片的老化。因此，通過Solid Works三維設(shè)計(jì)及改善電位分布＜br /＞ 的設(shè)計(jì)，并通過改變均壓環(huán)的數(shù)量、大小、放置位置及深度等措施使500 kV無間隙線路避雷器（5.4m高）電位分布不均勻系數(shù)限制在10.4 以下[5]，詳在避雷器整體模壓注射硅橡膠過程中，避雷器各部分均處于受熱狀態(tài)（100℃以上）。當(dāng)模壓硫化完成（即避雷器密封完成），山東煙臺(tái)氧化鋅避雷器冷卻后內(nèi)部將形成低氣壓。由“巴申曲線”可知，此時(shí)電阻片沿面閃絡(luò)電壓大為下降，有可能在較低電壓下?lián)p壞避雷器。這是生產(chǎn)廠家容易忽略的工藝技＜br /＞ 術(shù)問題。＆emsp；＆emsp；（8）影響間隙放電穩(wěn)定性的因素＆emsp；＆emsp；間隙放電電壓的穩(wěn)定性是避雷器保護(hù)性能的標(biāo)準(zhǔn)，棒－棒純空氣間隙與環(huán)－環(huán)帶絕緣子支撐間隙放電特性本身存在差異。前者是極不均勻電場(chǎng)，后者是稍不均勻電場(chǎng)；前者放電電壓稍低、分散性小，后者不僅分散性大，且受絕緣子污穢性能影響明顯，當(dāng)污穢引起漏電流且達(dá)到一定值時(shí)，它與避雷器本體漏電流形成一個(gè)“分壓器”，明顯地改變了整個(gè)避雷器電位分布，提高了避雷器放電電壓值＜br /＞ ，這是設(shè)計(jì)者必須給予充分考慮的。 與瓷外套避雷器不同，復(fù)合外套避雷器的外套采用有機(jī)高分子材料，它必須進(jìn)行許多驗(yàn)證其特性的試驗(yàn)[6]，如耐天侯試驗(yàn)、山東煙臺(tái)氧化鋅避雷器耐電蝕試驗(yàn)、耐鹽霧試驗(yàn)等。這些試驗(yàn)的要求及試驗(yàn)方法大部分都已體現(xiàn)在IEC新版本的標(biāo)準(zhǔn)中。＆emsp；＆emsp；（1）復(fù)合外套起痕和電蝕試驗(yàn)＆emsp；＆emsp；按比例制作了避雷器比例元件。霧室溫度20~25℃，鹽霧中NaCl含量為9.8kg/m3，以3.9L/ m3·h速度噴＜br /＞ 向比例元件。同時(shí)將等比例持續(xù)運(yùn)行電壓Uc施加于比例元件上，持續(xù)時(shí)間1000h。試驗(yàn)期間無過流中斷，比例元件復(fù)合外套無起痕、裂縫和樹枝狀裂紋產(chǎn)生，傘裙未擊穿。＆emsp；＆emsp；（2）熱機(jī)試驗(yàn)及沸水煮試驗(yàn)＆emsp；＆emsp；該項(xiàng)試驗(yàn)用于驗(yàn)證避雷器在冷熱、機(jī)械力共同作用下法蘭與環(huán)氧玻璃纖維布筒結(jié)合部分粘合劑的性能，該項(xiàng)試驗(yàn)分兩步進(jìn)行：＆emsp；＆emsp；1）比例元件在下列條件同時(shí)作用下進(jìn)行試驗(yàn)：①2次（-35±5）℃ ~（50±5）℃冷＜br /＞ 熱循環(huán)，高低溫度至少保持8h，每一循環(huán)持續(xù)24h；②給比例元件施加50額定拉伸負(fù)荷的負(fù)荷力。＆emsp；＆emsp；2）比例元件在0.1 NaCl的溶液中沸煮42h后，立即放進(jìn)環(huán)境溫度的水溶液中浸泡24h，取出后在環(huán)境溫度空氣中靜放24h，直到表面干燥。＆emsp；＆emsp；（3）爬電比距的選擇＆emsp；＆emsp；硅橡膠的復(fù)合外套的耐污穢性能比瓷套高出66。這是由硅橡膠的憎水性所決定的，憎水性來自硅橡膠分子中具有排斥水分子天性的。試＜br /＞ 驗(yàn)結(jié)果表明：＆emsp；＆emsp；1）復(fù)合外套耐污穢性能遠(yuǎn)高于瓷套，山東煙臺(tái)氧化鋅避雷器但尚未取得定量的結(jié)論。＆emsp；＆emsp；2）復(fù)合外套提高的耐污性能可留給用戶、電力部門作為裕度考慮。因此，爬電比距的設(shè)計(jì)仍按瓷外套標(biāo)準(zhǔn)考慮。這一設(shè)計(jì)還受兩個(gè)外界因素影響：①復(fù)合外套比瓷套更容易提高爬電比距，但必須保證電弧小距離（如110kV下≥1m）；②筆者認(rèn)為，兩類有串聯(lián)間隙避雷器選擇爬電比距應(yīng)有所不同：棒－棒純空氣有間隙避雷器本體爬距≥1.7cm/＜br /＞ kV即可認(rèn)為是的，因?yàn)?，正常運(yùn)行電壓下避雷器本體幾乎不承受任何電壓值；環(huán)－環(huán)絕緣支撐有間隙避雷器，其爬距應(yīng)為避雷器本體爬距與支撐絕緣子爬距之和，作者建議，爬電比距應(yīng)分別規(guī)定，避雷器本體≥1.7cm/kV，支撐絕緣子≥1.7cm/kV，因?yàn)樵谡＿\(yùn)行和雷擊瞬間不同工況下，兩者都需分別承受了幾乎100的過電壓，避雷器總體爬電比距≥3.4cm/kV。我國(guó)無間隙線路避雷器的使用量超過有間隙線路避雷器＜br /＞ ，90的330kV、500kV線路使用無間隙線路避雷器。無間隙避雷器在絕緣配合上，保護(hù)性能分散性小，僅僅取決于一條U-I特性曲線，保護(hù)裕度大。避雷器運(yùn)行事故率已低于0.03/100相·年以下，且無間隙線路避雷器限制操作過電壓的優(yōu)點(diǎn)是目前有間隙線路避雷器所不能達(dá)到的。表4列出兩種線路避雷器的技術(shù)要求及性能[無間隙線路避雷器的運(yùn)行條件除滿足一般電站避雷器要求外，還應(yīng)滿足以下條件：＆emsp；＆emsp；（1）承受各＜br /＞ 種內(nèi)過電壓作用，特別在線路中段，內(nèi)過電壓值高，過電壓出現(xiàn)頻率高，要求通流容量較大。