架空線路防雷實(shí)踐與分析
發(fā)布時(shí)間：2021-02-17 05:27:04 來源：吳高電力設(shè)備有限公司 【返回】
河南省南陽市電業(yè)局王學(xué)求
摘要本文介紹了南陽電業(yè)局開展的防雷工作，對(duì)送、配電線路防雷中存在的問題進(jìn)行分析，提出了防范措施。關(guān)鍵詞雷害故障線路防護(hù)措施1.前言南陽市是一個(gè)小盆地，處于秦嶺淮河一線的南側(cè)，四季分明，據(jù)近10年統(tǒng)計(jì)，年雷電日少為14天，為37天，平均約為23.4天，且多發(fā)生于7月、8月兩個(gè)月。一般情況下，雷擊跳閘和雷擊事故都發(fā)生于強(qiáng)雷暴，如2001年的強(qiáng)雷暴發(fā)生于7月11日前后，發(fā)生地為從內(nèi)鄉(xiāng)到南陽這一帶和南如—云陽這一區(qū)域，并引發(fā)了二次雷擊事故（遮山、南召）。而其他的零星雷電是很少發(fā)生事故的，至于發(fā)生雷害的桿塔的位置，并無的特點(diǎn)，山區(qū)多些，如丹二線的內(nèi)鄉(xiāng)、西峽山區(qū)；丘陵平地也時(shí)有發(fā)生，如鴨河、蒲山、遮山、雙鋪等。2.110kv以及上線路防雷據(jù)1997~2001年間統(tǒng)計(jì)，110kv線路平均雷擊跳閘率為0.418次/百km·年·40雷電日，總跳閘率為1.388次/百km·年，說明雷擊跳閘占28.6（110kv線路從580km增至700km），其中110kv線路5年中共跳閘10次，總跳閘次數(shù)為35次。據(jù)1988年全國(guó)統(tǒng)計(jì)，110kv雷擊跳閘率的平均值為0.459次/百km·年·40雷擊日，說明110kv雷擊跳閘率比低于全國(guó)水平，這歸公于我局近幾年來采取的一系列措施，使過去跳閘較多的丹二線在近連年來未發(fā)生雷擊跳閘，而在1997~1998年是每年跳閘3次，才使5年平均值降于全國(guó)平均水平。2.1易擊段首先要統(tǒng)計(jì)分析易擊段易擊桿塔。幾十年來，重復(fù)多次受雷擊的桿塔很少，雷擊點(diǎn)分散比較大。有些線路在雷擊時(shí)跳閘，重合成功，但查不到雷擊部位，因?yàn)闊齻^輕，檢查又不到位，近幾年檢修時(shí)才發(fā)現(xiàn)瓷瓶有雷擊放電燒傷痕跡，統(tǒng)計(jì)分析時(shí)也應(yīng)將此類情況計(jì)入。要向群眾了解強(qiáng)雷暴時(shí)的發(fā)展方向及路徑與線路的關(guān)系，例如南陽市的雷暴大多從鎮(zhèn)平、遮山、沿西南方向過來，但落雷密集區(qū)每次還不相同，有時(shí)在靳崗附近，有時(shí)在陳莊附近，以便對(duì)類似情況的桿塔主動(dòng)采取措施。另外，還應(yīng)看到，有些雷害事故雖發(fā)生在線路上，但往往在變電站引起擴(kuò)大事故，造成嚴(yán)重后果，所以線路上減少雷擊跳閘，對(duì)變電的安全運(yùn)行也具有重大意義。2.2繞擊防護(hù)繞擊事故是指雷電繞過避雷線，直接對(duì)導(dǎo)線放電，其電壓可達(dá)11~22MV，即使雷電流較小，也能引起跳閘事故，繞擊時(shí)，線路的耐雷水平僅為5~15KA，而反擊耐雷水平可達(dá)100KA左右，據(jù)浙江兩條山區(qū)線路統(tǒng)計(jì)分析，山區(qū)線路的繞擊跳閘次數(shù)與反擊跳閘次數(shù)相當(dāng)，因此.防繞擊雷對(duì)山區(qū)線路及跨越江河的場(chǎng)合應(yīng)當(dāng)引起重視。繞擊防護(hù)的主要措施是屏蔽。通常把架于線路上方的接地線叫避雷線，架于線路下方的叫耦合地線，用于山溝和江大跨越是把架于線路旁邊的叫拉雷線，如果上下左右都有接地屏蔽線，那防繞擊雷就很可靠了，但這樣做造價(jià)高，也很麻煩，于是想些簡(jiǎn)便辦法，如裝于塔頂?shù)睦€和負(fù)角針，消雷器等還有將避雷線向外伸構(gòu)成負(fù)保護(hù)角，甚至可將兩根避雷線在檔距中間用多根鋼棒連接并外伸，構(gòu)成梯子形式的屏蔽保護(hù)，這些措施的目的就是盡量減少導(dǎo)線被繞擊，而讓雷擊于頂塔或避雷線，以減少跳閘?，F(xiàn)在的問題是：我們的線路設(shè)計(jì)大多是定型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，很少考慮場(chǎng)合下的防雷設(shè)計(jì)，如800m以上大跨越檔并采取任何措施。我局對(duì)個(gè)別桿塔做了塔頂拉線的嘗試，2001年在丹二線385和#437~#440裝5G，且裝負(fù)角保護(hù)針，除防繞擊外還有降低塔頂電位減少反擊的功效。由于安裝時(shí)間不長(zhǎng)，盡管之后未發(fā)生雷擊跳閘事故，其效果還有待以后證實(shí)。2.3對(duì)反擊的保護(hù)加強(qiáng)防繞擊措施，將雷電吸引到塔頂和避雷線上，使反擊的率增大，所以在防繞擊的同時(shí)，還要采取反擊的措施，才能降低雷擊跳閘率。要減少反擊閃絡(luò)，一是要提高絕緣子串的沖擊放電電壓，二是要盡量降低塔頂電位，主要是降低桿塔上的接地阻抗。應(yīng)采取的措施：其一，可適當(dāng)增加易受雷擊段的絕緣水平，除增加絕緣子外，還包括及時(shí)更換零值絕緣子和及時(shí)清掃，提高沿面放電電壓，還應(yīng)增加耦合地線，提高分流效果和電容耦合效果等。其二，改善接地裝置，降低沖擊接地電阻，在高土壤電阻率的地方采用降阻劑，改善接地裝置的形狀，包括在新建線路時(shí)桿塔定位就要注意，不要把桿塔定在無法改善接地阻抗的巖石山上。2.4跳閘后的補(bǔ)救措施采用重合閘及雙回路供電可以有效避免供電的中斷，這是不言而喻的。⑴目前由于防污閃工作的加強(qiáng)，線路絕緣水平一般已不算低，如110kv都采用8片，或防污雙傘7片，或更換為硅橡膠合成絕緣子，硅橡膠合成絕緣子的抗雷擊性能沒有瓷絕緣子好，閃絡(luò)放電率較高，不適于在易受雷擊的地段裝設(shè)，如2001年7月南空線閃絡(luò)就是合成絕緣子，而且是剛更換的新絕緣子。⑵對(duì)雷電易擊區(qū)段的瓷絕緣子檢零值工作及時(shí)進(jìn)行，不能因?yàn)榱阒灯可倬秃鲆?，因?yàn)樯僖黄^緣子就容易反擊閃絡(luò)。我局一直堅(jiān)持按周期進(jìn)行零值瓶的檢測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)和更換一些零值瓶。⑶架設(shè)避雷線和耦合地線可以加強(qiáng)耦合和分流效果，同時(shí)也能降低桿塔的接地電阻，可適當(dāng)降低桿頂電位。⑷關(guān)于降阻劑的采用，山區(qū)有些桿塔在山頂上，特別是在一些巖石上，采用降阻劑是有效的，但降阻劑的施工要認(rèn)真按說明書進(jìn)行，要將接地扁鐵和垂直接地角鋼全部包起來（地面以下的部分，不能斷斷續(xù)續(xù)）。我們已發(fā)現(xiàn)一條220kv線路，95的桿塔都用了降阻劑，但都斷斷續(xù)續(xù)，包一段留一段，結(jié)果截面處誘蝕很快，不到五年，部分接地扁鐵或園綱已斷，比不用降阻劑還糟。我局2001年也用了20噸信陽膨潤(rùn)土降阻劑，改造部分山區(qū)接地裝置，敷設(shè)時(shí)也沒有將桿塔下引的垂直部分包好，一旦斷開，只剩1m左右。⑸有的桿塔因附近無法鋪接地，將接地線引到遠(yuǎn)處，有的只引一根很長(zhǎng)的扁鐵過去，超過70~80m，盡管工頻電阻合格，實(shí)際上作用很差。⑹在線路的點(diǎn)采用MOA避雷器，不僅對(duì)防反擊也對(duì)防繞擊都友好處。由于避雷器良好的伏安特性，能迅速切斷續(xù)流而不致線路開關(guān)跳閘，它比單純放電間隙要。我局采用MOA避雷器，在線路上已有3組，一組為無間隙的Y10W-120/300，一組為HY5CX-220/440和另一組HY5CX-110/220，后2組為帶固定間隙，運(yùn)行3~4年來已動(dòng)作5相次，其中HY5CX-110/220運(yùn)行2個(gè)月就遇到了1次直擊雷，避雷器動(dòng)作但對(duì)地也放電了，導(dǎo)致線路跳閘，重合成功，旁邊的絕緣子完好無損，對(duì)地放電的原因可能是這種雙園環(huán)間隙安裝后，對(duì)地部位距離減少，加之園環(huán)間隙的負(fù)性放電電壓較高，據(jù)試驗(yàn)結(jié)果比正性高出100kv以上，兩環(huán)間的放電電弧引發(fā)了對(duì)地放電，當(dāng)然，由于MOA的保護(hù)范圍有限（兩側(cè)外各一基塔）且投資較高，只能有重點(diǎn)地裝，效果無疑是好的。關(guān)于線路避雷器的選型問題，到底選無間隙的好還是選有間隙的好？?jī)煞N各有優(yōu)點(diǎn)。無間隙的氧化鋅避雷器，響應(yīng)快，放電穩(wěn)定，但通流容量要大些，殘壓也高些，且長(zhǎng)期承受電壓，老化快，還有試驗(yàn)不便。而帶間隙的避雷器存在放電時(shí)延、放電電壓不穩(wěn)定，正、負(fù)性下的放電電壓相差大，環(huán)性間隙可達(dá)100kv以上，但平時(shí)不承受電壓老化慢，試驗(yàn)周期可延長(zhǎng)，殘壓可以選低些，至于通流容量是否可小些，還有待論證。因而選用時(shí)，可根據(jù)位置和安裝條件靈活選用。110kv線路有避雷線時(shí)，無論雷擊導(dǎo)線或避雷線，一組避雷器也只能保護(hù)住本基和旁邊各一基桿塔的絕緣子，在無避雷線時(shí)，在繞擊導(dǎo)線時(shí)，只能保護(hù)裝避雷器桿塔兩側(cè)各1檔線（包括兩側(cè)各一基桿塔），再遠(yuǎn)了，由于繞擊耐雷水平低，免不了閃絡(luò)，而在雷擊塔頂時(shí)，只能保證本基（裝有MOA的）絕緣子，未裝MOA的桿塔遭雷擊時(shí)，因其是獨(dú)立接地，即使旁邊一基有MOA，也是無能為力的，所以，如果不要避雷線，好是每基桿塔都裝，這樣代價(jià)就大了。只有對(duì)10~30kv的線路以防感應(yīng)雷為主時(shí)，保護(hù)范圍要大一些，隔3~4基裝一組是可行的。3.10~35kv線路防雷由于10~35kv線路的絕緣水平較低，不僅在雷直擊導(dǎo)線和塔頂時(shí)肯定會(huì)閃絡(luò)引起跳閘，而且在雷電擊中旁邊的樹木或平地時(shí)，因感應(yīng)電壓過高也會(huì)導(dǎo)致閃絡(luò)，所以其防雷主要取決于感應(yīng)雷過電壓的保護(hù)。減少10~35kv線路雷擊跳閘的方法不外乎是提高絕緣水平或采用架空地線，另外隨著MOA的發(fā)展，在10~35kv系統(tǒng)中加裝MOA是比較容易且花費(fèi)也不大的措施之一，還有跳閘后的后續(xù)措施如重合閘、消弧線圈及環(huán)網(wǎng)供電。3.1關(guān)于提高絕緣水平，10kv已采用p15及p20，35kv原3片可以增加到4片（普通懸式絕緣子），也有改為3片防污型雙傘絕緣子和合成絕緣子的，不要認(rèn)為增加一片，提高不多，但雷擊跳閘率可以大為降低。我市方城縣電業(yè)局就深有體會(huì)，原來3片時(shí)，幾乎每年35kv系統(tǒng)都要跳閘5~20次，后加為4片后，就很少跳閘了，有的年甚至1次都不跳了。3.2關(guān)于采用架空地線10~35kv線路規(guī)程上不要求全線架設(shè)避雷線，這是考慮到桿塔較低，受直接雷的幾率較小，同時(shí)即使架了避雷線，雷擊于避雷線時(shí)，由于絕緣水平低也同樣會(huì)反擊閃絡(luò)，但避雷線對(duì)間接雷擊感應(yīng)過電壓的幅值可以減少30左右，故障跳閘率也可下降30左右，有些線路不便將避雷線架于上部，也可以架在下方，也可使雷擊跳閘率降低20左右，為此對(duì)多雷區(qū)易擊段的10~35KV線路，增架一條避雷線（耦合地線）也是很好的措施，我局原蒲鴨線（35KV）受雷次數(shù)較多，1984年架了全線避雷線后，跳閘率大為減少，十幾年來只有2次雷擊跳閘，其原因一是耦合使用，使感應(yīng)過電壓中幅值減少，二是每桿增設(shè)接地后，耐雷水平提高，其效果比每基加消雷器要好，消雷器只有接地的效果，而對(duì)雷電感應(yīng)的耦合和分流無效，況且還有引雷之嫌。3.3裝設(shè)避雷器在10~35KV線路中裝設(shè)避雷器的效果是不言而喻的，在MOA之前，人們?cè)囉眠^放電間隙和管型避雷器，前者需依靠中合閘配合，后者每次動(dòng)作后需進(jìn)行調(diào)整，現(xiàn)在合成外套的10KVMOA僅1kg左右，可以很方便地掛在導(dǎo)線上。10KV系統(tǒng)采用帶脫離器的無間隙MOA安裝方便，也不用試驗(yàn)，壞了就自動(dòng)脫離，我局去年安裝了30組，分布于靳崗110KV站的幾條10KV出線上，在7月份一次強(qiáng)雷暴中，這幾條出線無一條閘，而前幾年幾乎每年在強(qiáng)雷暴時(shí)除跳閘外，還常發(fā)生斷線，斷路等故障，恢復(fù)起來較慢，造成嚴(yán)重?fù)p失。另外絕緣導(dǎo)線以普遍采用，一旦受雷擊，容易發(fā)生斷線故障，其防雷就應(yīng)特別重視，國(guó)外有用MOA避雷器作支持絕緣子的報(bào)道。對(duì)于35kv因所管線路較少，故未采用，只在末端斷開的線路側(cè)裝于變電站，今年有一條郊區(qū)老線路中間π接新站時(shí)，因頂端無法架避雷線，下部架耦合地線因無先例，準(zhǔn)備在進(jìn)線段裝4組MOA以進(jìn)入變電站的過電壓不超過MOA的殘壓。3.4關(guān)于重合閘的運(yùn)行重合閘對(duì)防雷害的作用自不待說，一般都能正常運(yùn)行，但現(xiàn)在有的問題是有一段短電纜但架空線路為主的線路重合閘是否要投入？全電纜線路無需投重合閘是因?yàn)殡娎|的故障是永久性的，而不可恢復(fù)的，投重合閘就無意義了，而短電纜且架空線為主的故障大多在架空線上，應(yīng)投入為宜。另外，以絕緣導(dǎo)線為主的架空線路發(fā)生雷擊故障，有些同樣是可以恢復(fù)的（如雷擊短線則不行），因而重合閘也不應(yīng)退出。3.5消弧線圈消弧線圈只對(duì)單相雷擊故障其熄滅續(xù)流作用，以保證不間斷供電。但目前消弧線圈的運(yùn)行存在一個(gè)普遍性的問題，就是中性點(diǎn)位移電壓偏高，主要因?yàn)橄到y(tǒng)三相對(duì)地電容不對(duì)稱引起不對(duì)稱電壓偏高，而投入消弧圈后的放電作用往往使位移電壓達(dá)10VΦ左右，消弧線圈運(yùn)行中規(guī)定U0可以不大于15VΦ而國(guó)標(biāo)GB/T11543-1995《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》中規(guī)定U0不應(yīng)大于2Ve，相當(dāng)于3.5VΦ，這是有矛盾的，按15VΦ對(duì)系統(tǒng)電壓質(zhì)量和某些設(shè)備的運(yùn)行是不利的，如要按<3.5VΦ執(zhí)行，架空線路系統(tǒng)就要進(jìn)行認(rèn)真換位來消除各相電容的不平衡，這是比較麻煩的，還會(huì)使系統(tǒng)中相位也弄得很亂，難以實(shí)施。不過現(xiàn)在有一種消弧線壓裝置不用消弧線圈，而用接地開關(guān)，將線路的接地相引到變電站母線上同相接地，這樣就消除了線圈接地點(diǎn)的電流，延時(shí)后又將接地開關(guān)打開，如不是永久故障就進(jìn)入正常運(yùn)行，如屬永久故障，接地開關(guān)再合上，然后配合微機(jī)自動(dòng)選線，自動(dòng)切除故障線路后再跳開接地開關(guān)，這種裝置就不存在消圈調(diào)試和位移電壓過高之慮，我們認(rèn)為在經(jīng)過運(yùn)行證明確實(shí)可靠，不致發(fā)生誤判后，可以推廣采用。
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