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。 

    避雷器本體兩端采用金屬法蘭封口，內(nèi)部裝有非線性ZnO電阻片并用彈簧壓緊的環(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： 

    （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，詳見表1。復(fù)合外套可選用的材料、品種很多。 

    （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、高強(qiáng)度環(huán)氧澆合劑和倒錐形結(jié)構(gòu)是目前最成功的設(shè)計(jì)之一，實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。 

    （3）對接口的包封技術(shù) 

    包封硅橡膠復(fù)合外套上、下法蘭與環(huán)氧玻璃布筒連接的外露面是避雷器加強(qiáng)密封的良策，也是防止電蝕損的又一有效措施。目前許多國外同類產(chǎn)品在工藝上亦未能實(shí)現(xiàn)這樣的包封；但必須保證硅橡膠與法蘭各種金屬材料及熱處理后的鍍層之間有良好的粘合。此外，可在法蘭上增加一個(gè)下大上小的槽形結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)硅橡膠不出現(xiàn)脫膠的機(jī)械應(yīng)力。 

    （4）防爆技術(shù) 

    為取得良好的防爆性能可在模壓硫化傘裙前將環(huán)氧玻璃纖維筒加工出長條梯形槽，并用專用楔形嵌件堵緊。梯形槽在避雷器故障時(shí)起排氣作用，楔形嵌件保證注塑時(shí)硅橡膠不至于進(jìn)入環(huán)氧玻璃纖維布筒內(nèi)腔。梯形槽的長度、數(shù)量、防爆力須經(jīng)嚴(yán)格計(jì)算及試驗(yàn)求得。該型避雷器在中國及俄羅斯都通過了40kA和800A的短路電流試驗(yàn)。 

    （5）吸收能量校核 

    有間隙線路避雷器由避雷器本體和外串聯(lián)間隙構(gòu)成。正常運(yùn)行工況下避雷器本體的荷電率為10%以下，它主要承受雷擊過電壓，因此對它的其他技術(shù)性能要求大為降低。避雷器電阻片承受雷擊過電壓的能力極強(qiáng)，直徑50mm的電阻片即能承受4/10ms、100kA大電流沖擊。 

    （6）電位分布計(jì)算與調(diào)整 

    330kV、500kV線路避雷器的突出技術(shù)問題是電位分布不均勻。與瓷套式避雷器不同，它是懸掛在空中的，必須采用三維電場、用有限元法計(jì)算其電位分布[5]。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%。這將加速高場強(qiáng)處電阻片的老化。因此，通過SolidWorks三維設(shè)計(jì)及改善電位分布的設(shè)計(jì)，并通過改變均壓環(huán)的數(shù)量、大小、放置位置及下垂深度等措施使500kV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。 

    （7）避雷器內(nèi)部負(fù)壓問題 

    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），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術(shù)問題。 

    （8）影響間隙放電穩(wěn)定性的因素 

    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，后者是稍不均勻電場；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，這是設(shè)計(jì)者必須給予充分考慮的。 

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