1、浙江北众电子有限公司 NPFL100 线路绝缘子防雷过电压保护器- 1 -NP-FL100 新型线路绝缘子防雷过电压保护器一、 概 述随着近年来我国大规模城乡电网改造，全国越来越多的城市配电网络大量采用架空绝缘导线线路。与此同时，绝缘线路发生雷击断线和绝缘子击穿事故的统计数量也呈不断上升趋势，并随着绝缘导线线路长度增加而急剧上升，并已成为严重威胁配电网线路安全运行的主要根源。据不完全统计，截止 2005 年底，国内一些城市如北京、上海、武汉、厦门、鄂州等地共发生绝缘线路雷击断线事故约 395 起，并造成多起人身伤亡和巨额财产经济损失。因此，如何妥善解决雷击断线问题，以确保架空绝缘配电网的安全运
2、行已经成为全国配电网系统中一个迫切需要解决的重要问题。二、架空绝缘导线断线机理绝缘导线的雷击断线特性与裸导线的情况相比有明显不同。在直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时，接续的工频短路电弧弧根在电磁力的作用下沿导线表面不断滑移，不会集中在某一点烧灼，因此不会严重烧伤导线；而绝缘导线则不同，雷电过电压引起绝缘子闪络并击穿导线绝缘层时，被击穿的绝缘层呈一针孔状，接续的工频短路电流电弧受周围绝缘的阻隔，弧根只能在针孔处燃烧，在极短的时间内导线就会被整齐地烧断。通常在工频续流烧断导线或损坏绝缘子之前就会引起断路器动作，切断电弧。因此，裸导线的断线故障率明显低于架空绝缘电缆。根据上述架空绝缘
3、导线线路雷击断线机理分析可以看出，及时切断雷电流引起的工频续流是防止架空绝缘导线线路雷击断线事故的根本方法。目前大多采用金属氧化物避雷器,虽然金属氧化物避雷器可起到防止雷电过电压的作用，但它有如下不足：1安装时必须剥除绝缘电缆的绝缘层，导致雨水沿绝缘层剥除点渗入，腐蚀绝缘电缆的金属导线；2避雷器不仅长期承受工频电压作用，同时还要间歇地承受雷电过电压及工频续流的作用，容易老化，其故障很多，成本很高；3若大的雷电流通过避雷器，会导致避雷器承受不了而损坏，引起短路接地，导致绝缘电缆断线。三、产品简介基于上述情况我公司综合了国内外各种雷电过电压技术的利与弊。历经几年的潜心研究，克服现有技术存在的问题和
4、不足，终于成功研制出了 NP-FL100 新型线路绝缘子防雷过电压保护器。该保护器具有保护性能优越，安装方便，免维护，性能可靠等特点。【产品结构】NP-FL100 新型线路绝缘子防雷过电压保护器由非线性电阻部分（保护器被复合材料所包裹） 、特制的外间隙（动间隙球、静间隙球、可调节螺杆）和固定部分（抱箍、紧固螺母、连接支柱板）三部分共同组成（如下图所示） 。浙江北众电子有限公司 NPFL100 线路绝缘子防雷过电压保护器- 2 -可调节螺杆紧固螺母（自锁功能）动间隙球 静间隙球抱箍连接支柱板（高低可调）保护器 （产品结构示意图）【技术原理】线路绝缘子防雷过电压保护器限流元件与线路绝缘子并联，通过
5、限流元件、串联球间隙的间隙配合，即在限流元件的上方安装可调节动间隙球和绝缘子上方的绝缘导线上安装静间隙球，当线路受到雷击过电压时，感应过电压尚未达到绝缘子闪络时保护器球间隙开始放电，之后将雷电流导向氧化锌限流元件，雷电流经氧化锌限流元件释放，而工频续流则被氧化锌限流元件截断，达到“避雷”的目的，从而防止架空绝缘线路雷击断线及绝缘子闪络或击穿，保护架空绝缘线路，避免发生断线、绝缘子闪络或击穿而造成大面积停电和售电量的损失或引起重大的人身伤害事故及由此引发的巨额经济赔偿。当线路出现短时工频过电压（毫秒级）时，即使线路处于弱绝缘（工频耐受 38kV） ，保护器仍然保证放电，起到保护作用。而且保护器在
6、放电过程中，会在保护器的非线性电阻上保留一个我们通常所说的“残压” ，在雷电压过后的系统工频电压下，能自己熄灭工频续流，由此保持系统不失压，避免系统失压和继电保护动作跳闸情况的发生，进而提高供电质量保证正常供电，增加经济效益，提高供电可靠性。【功能特点】1安装时不须剥除绝缘电缆的绝缘层，不会导致雨水沿绝缘层剥除点渗入，腐蚀绝缘电缆的金属导线；浙江北众电子有限公司 NPFL100 线路绝缘子防雷过电压保护器- 3 -2线路正常运行时，线路绝缘子防雷过电压保护器不承受持续工频工作电压的作用，处于“休息”状态不容易老化，限流元件电阻阀片的荷电率可以取得高一些，雷电冲击残压可以随之降低；3限流元件只有
7、在一定幅值的雷电过电压作用下球间隙动作后，限流元件本体才处于工作状态，因此其外绝缘水平（绝缘外套爬电距离）可以低于无间隙避雷器；4在正常设计的线路上，有足够的耐受操作过电压的能力，间隙大小可选择避免操作过电压作用的动作，这样可以大大减轻限流元件动作负载试验的压力，不会导致限流元件承受不了而损坏，引起短路接地，导致绝缘电缆断线、绝缘子闪落或击穿；5因球间隙的隔离作用，即使限流元件电阻片劣化，也不至于影响线路的正常运行。【主要技术指标】保 护 器 球 间 隙 与 保 护 器 性 能保护器球间隙距离 1822mm 工频放电电压(有效值，kV) 波前冲击放电电压 (峰值，kV) 12/50s 冲击放电
8、电压 (峰值，kV)50 200 110额定电压(有效值) kV直流参考电压 U1mAkV0.75U1mA 下的泄漏电流 A额定弯曲负荷 kN8/20s 标称放电电流下的残压(峰值) kV2000s 方波电流(幅值) A 12.7 18 30 1 36 100【安装建议】要完全消除 10kV 架空绝缘导线的雷击跳闸和雷击断线，应该采取每基杆塔均安装线路绝缘子防雷过电压保护器的方式。计算表明，在每基杆塔均装有过电压保护器的情况下，杆塔接地电阻的大小变化基本上不会对其保护性能产生影响，杆塔接地电阻在 1100 范围内线路绝缘子防雷过电压保护器均能很好地起到保护作用。此时，杆塔接地电阻主要影响的是流
9、过各基杆塔的雷电流分布，从均匀分流的角度出发，希望各基杆塔的接地电阻（尤其是相邻杆塔）不要相差太大，否则会造成雷电流集中通过某一线路绝缘子防雷过电压保护器的情况（雷击中接地电阻很低的杆塔，旁边相邻杆塔接地电阻很大），容易造成避雷器元件的损坏。【产品安装说明】 第一步保护器上端与调节动间隙球连接，下端与可调节支柱板连接。 第二步把绝缘子的下螺母松开，将连接支柱板的开口插入并拧紧。 第三步用抱箍把静间隙球与绝缘子上方导线连接。 第四步也是最重要的一步，用可调节螺杆和紧固螺母调节动间隙球的长短和高低，达到要求值并拧紧螺母。注：新型线路绝缘子防雷过电压保护器与绝缘子并联。浙江北众电子有限公司 NPFL
10、100 线路绝缘子防雷过电压保护器- 4 -附一：绝缘导线雷击断线的防范和技术措施 总体上来讲，相应的防范措施主要有“疏导”和“堵塞”两种方式。所谓“疏导”就是将绝缘子附近的绝缘导线局部裸线化，使工频电弧弧根转移或固定在特制金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。该方式操作简单、投资少，但局部裸露，存在密封和绝缘缺陷，并且装置经常会存在抗震性能较差的问题，在线路风吹舞动时，常发生故障。所谓“堵塞”就是阻止雷击闪络后工频续流起弧，例如带串联环型外间隙金属氧化物避雷器，另外还有绝缘子两侧局部采取加强导线绝缘、延长雷击闪络路径、降低工频电弧建弧率等方法。该方式防护效果好，但施工复杂、投资大。经济发达国家采
11、用架空绝缘导线输配电的时间较长，积累了大量运行经验。为了降低日益高涨的雷击断线事故率，先后采用了不少预防措施和方法：（1）架空避雷线：在空旷地区，同杆架设架空避雷线以对付配电架空绝缘线路感应过电压，这是一种投资较大的传统方法。但是，由于配电线路设计的绝缘水平较低，雷击架空避雷线后非常容易造成反击闪络，仍然会引发工频续流熔断绝缘导线。故该方法目前较少采用。（2）钳位绝缘子：即在绝缘导线固定处剥离绝缘层，加装特殊设计的金属线夹，并设置引弧放电间隙。当雷电闪络引发工频续流时，工频续流在该金属线夹上燃弧直至线路跳闸以熄灭工频续流，从而避免烧伤绝缘子和熔断绝缘导线。根据同一原理，芬兰 Nokia 公司研
12、发的被覆线配电系统（SAX系统），采用悬垂线夹和其它装置作为闪络保护器，悬垂线夹承受工频电弧。但该装置抗震性能较差，线路风吹舞动时，常发生故障。（3）增长闪络路径：通过增长闪络路径，降低工频建弧率，是防止架空绝缘线路雷击断线事故的另一思路。俄罗斯国家电力公司首先提出长闪络间隙保护方式。在横担上安装一 U 形绝缘闪络路径，使 U 形头部与绝缘导线之间的冲击放电电压比绝缘子放电电压低。当雷电过电压时，该间隙先于绝缘子击穿闪络，并沿绝缘闪络路径发展。设计该绝缘路径足够长，就可以阻止工频续流建弧，切断工频续流。（4）提高线路绝缘水平：将配电线路中的瓷绝缘子更换成为硅橡胶绝缘横担，全线提高线路绝缘水平，
13、雷电引发的工频续流因爬距大而无法建弧。为了减低线路造价，可采用架空绝缘导线加强局部绝缘的方式，即在绝缘导线固定处加厚绝缘，也是一种尝试的办法。（5）纯间隙保护器：采用“纯间隙”进行线路保护我们为此也做了大量的对比试验；数据表明，在大气过电压这个过渡过程中，不同的幅值和波长采用“纯间隙”保护方式会出现短时系统失压和继电保护动作跳闸，这样对供电质量是不利的；其次是“纯间隙”放电电压分散性大。（6）无间隙型避雷器：无间隙型避雷器用于线路防雷时，避雷器与导线直接连接，这是电站型避雷器技术的延续，具有吸收冲击能量可靠，无放电时延等优点（另一种为带间隙型：避雷器与导线通过空气间隙浙江北众电子有限公司 NP
14、FL100 线路绝缘子防雷过电压保护器- 5 -来连接，只在雷电流作用时才承受工频电压的作用，具有可靠性高、运行寿命长等优点）。但由于无间隙避雷器长期承受工频电压的作用，还要间歇地承受雷电过电压及工频续流的作用，避雷器容易老化，因此避雷器故障很多。由于避雷器与导线直接连接，当避雷器发生故障时，可能会影响线路的正常供电。（7）线路绝缘子防雷过电压保护器：一些多雷害国家如日本、澳大利亚、美国和欧洲等，近年来在架空绝缘线路上大量推广应用线路绝缘子防雷过电压保护器，该方法在应用以来，有效地防止雷击断线事故的发生，正逐步取代上述各种预防措施。上述技术方案中无间隙避雷器和线路绝缘子防雷过电压保护器应用效果相对较好，而且应用比较广泛。
