（国网安徽省电力公司电力科学研究院安徽合肥230601）
摘要：本文介绍了一种新型外串联间隙自脱离金属氧化物避雷器绝缘子设计，该装置能够在避雷器损坏时，能迅速可靠的使故障金属氧化物避雷器脱离运行，并给出明确脱离标志，为实现“状态检修”提供了切实可行的技术措施。
关键词：防雷外串联间隙自脱离避雷器设计
一、引言
近年来，随着配网架空线路绝缘化水平的不断提高，绝缘导线雷击断线问题日益突出。金属氧化物避雷器由于具有较好的防护雷电过电压、避免线路雷击闪络和断线等优点，被广泛应用于线路防雷。然而当线路遭遇直击雷、或者雷电流幅值较大，超出了避雷器的通流和熄弧能力，容易引起避雷器本体损坏失效，不能有效地切断工频续流电弧，导致线路故障跳闸，甚至会引起避雷器阀片爆炸威胁人身安全；在日常运维过程中，运维人员难以发现因雷击老化而失效的避雷器，造成线路局部雷电防护能力薄弱。因此，本文克服现有装置的缺陷，设计了一种固定外串联间隙自脱离金属氧化物避雷器绝缘子。
二、结构与工作原理
本文的自脱离避雷器绝缘子包括穿刺夹线金具、绝缘导线、高压电极引弧棒、复合支柱绝缘子、绝缘支架、横担、金属氧化物避雷器、脱离器和接地导线，其结构见图1。图中1为穿刺夹线金具，2为绝缘导线，3为高压电极引弧棒，31为绝缘护套，4为支柱绝缘子，5为绝缘支架，6为横担，7为金属氧化物避雷器，71为半圆球电极，8为脱离器，9为接地导线
当绝缘导线上的雷电压幅值超过间隙放电电压后，高压电极引弧棒和半圆球电极构成的串联间隙击穿。当金属氧化物避雷器正常工作时，脱离器不动作并呈低阻抗，避雷器进入低阻抗导通状态，起到限制支柱绝缘子两端过电压的作用，雷电冲击过后，系统工作电压加在避雷器上，避雷器瞬间恢复到高阻抗阻断状态，工频续流被抑制在很小的范围内无法建弧，串联间隙绝缘性能迅速恢复，避雷器和线路恢复到正常运行状态；当避雷器损坏失效时，工频故障电流通过脱离器，脱离器及时、准确、可靠动作，使故障避雷器脱离运行，并有明显的脱离标志，同时由于脱离器接地线断开使放电间隙增大，使工频续流电弧迅速熄灭，使线路恢复正常运行。
三、自脱离避雷器绝缘子设计
1．避雷器本体参数选择
金属氧化物避雷器的具体参数选定如下：
额定电压为13kV，持续运行电压取。
标称放电电流取5kA，选择D35型电阻片，8/20、5kA的雷电冲击残压不大于35kV。
直流1mA参考电压大于等于20kV。
0.75倍直流1mA参考电压下的泄露电流不大于30。
D35型电阻片应能耐受4/10冲击，大电流幅值65kA，次数为2次；耐受2ms方波冲击，电流幅值150A，次数为20次。
避雷器本体的局部放电性能、复合外套与芯体的界面性能和机械性能等参照DL/T815规定执行。
2.高压穿刺电极设计
高压穿刺电极由穿刺夹线金具、高压电极引弧棒和绝缘罩3部分组成。穿刺夹线金具包括绝缘护罩以及设置于绝缘护罩内的上压块、下压块、连接件和刺齿，位于上压块上的刺齿和位于下压块上的刺齿分别夹持绝缘导线，在压紧力作用下刺齿刺破导线绝缘层与线芯紧密接触，下压块连接在支柱绝缘子的顶端，高压电极引弧棒和下压块相连。上下压块通过螺栓和力矩螺母组成的连接件连接。刺齿为铜合金制成的四齿结构冲压片，比铝合金强度和韧性更高、导电性能更好，保证线芯与刺齿间的接触电阻为几十到上百。由于刺齿紧密挤压绝缘层，不必额外考虑导线密封性问题。考虑到铜铝合金过渡时易氧化，刺齿表面设有防氧化层。穿刺夹线金具和高压电极引弧棒组装好后，外面套上绝缘罩和绝缘护套，解决了因安装高压穿刺电极使绝缘导线局部裸露而存在绝缘缺陷的问题。
3.间隙距离的确定
本文通过对串联间隙避雷器和纯FZB复合支柱绝缘子分别进行正极性雷电冲击50%放电试验研究，确定串联间隙的最大距离；对避雷器进行工频耐受电压试验研究，结合10kV系统工频过电压和操作过电压值确定串联间隙的最小距离。试验测得得部分间隙距离下的雷电冲击50%放电电压值见表1，纯绝缘子正极性雷电冲击放电电压为156kV，综合各方面因素，最终确定串联间隙距离取95mm。此时避雷器的雷电冲击50%放电电压比被保护支柱绝缘子雷电冲击50%放电电压低20～30%，满足避雷器在雷电过电压下放电，在工频及操作过电压下不放电的要求。
4.脱离器的选择
脱离器的动作时间应早于断路器的动作时间。避雷器工频故障电流下，脱离器动作；在雷电冲击电流下，脱离器不动作。对于中性点非有效接地系统中脱离器的动作特性选择，应参考厂家给出的脱离器安秒特性，及100mA、1A和20A工频电流有效值下对应的动作时间。耐冲击能力强，要求在4/10冲击、大电流幅值100kA，以及2ms方波冲击、电流幅值400A下均不动作。脱离器通过螺纹式外置接口与金属氧化物避雷器的下端串接。便于安装和更换。脱离器的接地导线采用铜多股软导线，截面积大于10mm2，长度应使脱离器能自由动作并形成足够的空气间隙，并保证脱离后的部件在风中舞动时不影响线路的绝缘。
四、结语
本文设计了一种固定外串联间隙自脱离金属氧化物避雷器绝缘子，给出了避雷器本体参数、高压穿刺电极设计、间隙距离以及脱离器的选择设计方案。该装置能有效防雷击断线的发生，并可以使故障避雷器迅速可靠脱离运行，并给出明确脱离标志，便于巡视人员发现故障避雷器，为实现架空线路“状态检修”提供了切实可行的技术措施。
参考文献
[1]黄清社,徐奔,彭利强,等.10kV架空绝缘导线防雷保护的措施研究[J].高压电器,2010(12):33-35.