输电线路防雷分析及保护措施

2022-09-10

前言:架空输电线路因线长点多, 输送距离远, 长期暴露在旷野或高山上, 且跨越地形复杂多变, 易受雷击。尽管近年加强了线路防雷的研究, 因雷击掉闸线路逐年减少, 但在电网中, 因雷击引起线路跳闸的情况仍时有发生, 这说明防雷手段仍需提高, 防雷措施仍需完善, 雷电活动规律仍需长期摸索。

1 工程实例

该公司有2 2 0 k V线路9条/3 1 6 k m, 110kV线路38条/6527km (其中2条降压10kV运行) 。220kV线路因防雷配置较完善, 近年雷击掉闸少。跳闸较多的均为110kV线路, 详见表1。

从统计数据看, 6年间共发生雷害事故16次, 220kV、110kV线路跳闸率分别为2.5%和87.5%;雷害事故主要集中在110 kV万浑线、云牵线, 分别占31.3%、25%。从跳闸时间看, 主要集中在6、7月, 占到87.6%。故从减少线路掉闸来看, 进一步完善防雷措施是减少线路雷害的主要方面, 作好6、7月的季节性防雷工作也至关重要。

2 雷电活动的倾向分析

(1) 雷击多发生于绝缘薄弱的耐张杆塔, 表1中的16次雷击, 耐张杆塔被击8次, 占了50%。原因是在1991年大面积调爬中, 110kV线路直线杆塔绝缘配置调至2.036cm/kV, 但耐张杆塔未调, 而其绝缘子须承受较大的机械荷载易于劣化, 对整条线路来说是绝缘薄弱点。

(2) 雷击多发生于高出之颠和大档距杆塔。地形复杂, 高差大, 山谷风口等独特的地理环境成为天然的引雷区, 该区雷云与地面之间雷击的概率在每个雷电日平方公里中可达0.015次, 出现的概率很高, 如恒王线、万浑线、云牵线均属此类。

(3) 雷击多发生于接地电阻值高的杆塔 (表1中发生在接地阻值低的杆塔是因其处于山巅) 。接地装置埋于土壤, 会受到腐蚀而使导体的有效截面减少, 降低了导泄雷电流的能力, 并可能因发热接地体断裂。接地电阻不合格便易造成反击, 引发绝缘闪络, 雷击跳闸随接地电阻的增大而增高。

(4) 雷击多发于避雷线保护角大的杆塔, 减小保护角是减少雷击机率的有效手段。该区线路保护角一般在20°以内的防雷效果比较好, 很少雷击, 而如万浑一上字型混凝土单杆避雷线保护角原为28°, 因偏大故常遭雷击。

3 线路防雷保护的措施

3.1 线路防雷的一般原则

包括2个方面:设法减少绝缘子闪络;即使闪络不要转入短路形式形成稳定电弧。实际中采用了4道防线, 即: (1) 避雷线使雷不击相导线; (2) 改善接地装置使雷击塔顶或避雷线不发生反击, 简称击而不闪; (3) 加装消弧线圈使闪而不形成稳定电弧; (4) 安装自动重合闸装置保证供电不中断。

3.2 确定线路防雷工作的步骤

本着上述原则, 按照如下步骤进行工作: (1) 确定易击区段或个别易击杆塔; (2) 确定是反击还是绕击; (3) 因地制宜地制定反措, 采取综合防雷措施。

3.3 该区线路防雷保护的一些整改措施

签于目前该区除110kV万浑线外, 防雷配置均为双避雷线结构, 故在防雷措施的完善方面, 以加装消雷器, 埋设长效降阻剂, 加强线路绝缘为主。对上述雷击多发杆塔, 采取了针对性措施: (1) 对避雷线保护角大的万浑线, 采用加装地线支架的方法, 提高避雷线挂点, 将上导线的保护角由原来的28°改变为22°。 (2) 调整导、地线距离, 使其在档距中央达到S≥0.012L+1m的最小防雷距离要求, 并对万浑线单变双架空地线打塔顶防雷拉线38处, 改善分流系数, 提高设备的耐雷水平。 (3) 适当加强线路绝缘, 采用防污瓶或增加片数, 对耐张杆塔尤其要加强测零、调爬工作, 特别是对个别高杆塔适当增加绝缘, 以提高设备绝缘水平。目前已对部分耐张塔调爬933片。 (4) 降低杆塔接地电阻, 及时补加被盗接地体, 完善接地装置, 保证雷电流可靠泄放, 这是线路运行当中防雷的根本, 也是提高设备耐雷水平经济有效的手段, 尤其是对高土壤电阻地区ρ≥500Ω采用长效降阻剂效果会更显著一些, 截止目前已在12条线路上使用降阻剂2 1 8 k g, 最早使用的110kV云牵线、万浑线降阻效果目前来看良好。 (5) 装设消雷器, 消雷器以其结构简单, 易加工, 安装运输方便等优点, 在该公司输电线路中得到广泛的应用, 截止目前已在7条线路上安装阵型消雷器410kg, 实践证明与处理接地配合在防直击雷方面有一定效果。

3.4 存在的问题

在已装设消雷器且接地装置完善的线路上仍遭雷害侵扰, 一方面由于雷电本身固有的规律, 目前的防雷设备主要针对直击雷, 而对球型雷、绕击雷现在还无良策;另一方面说明在消雷器制造加工、设计、安装等方面尚需进一步的探索。此外, 要重视雷害事故的调查工作, 以查明事故的原因, 写出雷害报告为摸索雷电活动规律积累科学数据。