（高电压与绝缘技术专业论文）35kv配电线路防雷措施研究.pdf

摘要 35 k v 线路是我国配电网的重要线路，直接向广大用户分配电能，配 电线路由于本身所具有的特点，耐雷水平普遍不高，一旦发生雷击，容 易导致线路元件损坏甚至整条线路跳闸的恶性事故发生，因此针对35 k v 配网线路的特点，通过系统的分析研究，提出完善的35 k v 配电线路防雷 措施，对提高电网的供电可靠性有重要意义。 为了系统的提出35 k v 线路防雷保护措施方案，本文根据舞阳电力公 司的三条35 k v 配电线路和临颍电力公司的一条35 k v 线路的多年防雷运 行资料以及对整体线路的进线段杆塔接地电阻值、变电站单相接地电容 电流等数据的调研；同时结合实验室对35 k v 线路绝缘子冲击放电试验数 据等，确定35 k v 线路雷击跳闸率高的主要原因。通过对事故原因的理论 分析与计算机仿真手段的结合，提出了35 k v 配电网线路防雷保护措施如 下： 1 在易击段装设防雷保护间隙，并通过实验室试验以及理论分析验 证这种间隙距离能够有效保护绝缘子；2 在进线段终端杆架设有间隙型 线路避雷器提高进线段线路的耐雷水平，经过仿真分析可大大降低线路 雷击跳闸率。3 35 k v 线路需装设自动重合闸来弥补断路器误动、线路 瞬时性故障引起的停电事故；4 必须确使进线段杆塔接地电阻小于1oq ； 5 且由于变电站单向接地电容电流大于1 1 4 a ，需要采取中性点经消弧 线圈接地的运行方式；6 针对某些35 k v 线路的特殊情况，应当考虑全 线架设避雷线。 35 k v 配电网线路防雷保护是一个系统的工程，通常需要从线路本身 所处的地形、地貌、雷击易击点、线路本身的防雷保护措施以及自身的 运行管理的方式入手，才能最终降低雷击对配网线路所造成的危害，提 高配网的供电可靠性，从而保证电力系统的安全稳定运行。 关键词：3 5 k v 配电线路；防雷保护间隙；避雷线；线路避雷器； a bs t r a c t 3 5 k vl i n ei s i m p o r t a n tl i n eo fd i s t r i b u t i o nl i n e s ，w h i c hd i r e c t l v d l s t r l b u t ep o w e rt oc u s t o ms i n c ei t so w nf a u l t ，t h ea n t i 1 i g h t n i n gl e v e lo f 3 5 k vl i n ei s u s u a l i yq u i t e1 0 w ， o n c e l i g h t n i n g a t t a c k h a p p e n s ， l i n e c o m p o n e n ti se a s yt og e td a m a g e d ，e v e nt h ew h o l el i n e st r i p o u tc s e q u e n t l y ， a l m l n ga tt h ec h a r a c t e ro f3 5 k vl i n e ，b ys y s t e m a t i l ya n a l y s i sa n dr e s e a r c h ， a d c a n c i n gb l a m e l e s sl i g h t n i n gp r e v e n t i o n gm e t h o di si m p o r t a n tt oi m p r o v e r e l i a b i l i t yofp o w e rn e t i no r d e rt o s y s t e m a t i c a l l ya d v a n c ea n t i - l i g h t n i n gm e t h o do f3 5 k v t r a n s m i s s i o nl i n e ，t h i st h e s i sr e s e a r c ho na n t i l i g h t n i n go p e r a t i o nd a t ao f t h r e e35 k vt r a n s m i s s i onl i n e s i nw u y a n gp o w e rc o m p a n ya n do n ek v t r a n s m i s s i o nl i n ei n l i n y i n gp o w e rc o m p a n y ， c o m b i n e dw i t he a r t h i n g r e s l s t a n c ei n t ol i n et o w e ro fw h o l el i n e s ，s i n g l e - p h a s et o g r o u n dc a p a c i t i v e c u r r e n ti n s u b s t a t i o n ， d o i n gl a b t e s to n i m p u l s es u r g ee x p e r i m e n to n i n s u l a t o ro f3 5 k vt r a n s m i s s i o n l i n e ， a n a l y z i n gi n s u l a t i o nl e v e lo fl i n e f i n a l l yf i n do u tt h em a j nr e a s o nc a u s e d1 i n et r i p p i n gp o w e ro u t a g er a t es o h i g h b yc o m b i n a t i o no ft h e o r ya n a l y s i sa n dc o m p u t e rs i m u l a t i o n ，p r o t e c t i o n m e t h o do nl i g h t n i n gp r o t e c t i o no f3 5 k vl i n ei ss h o w n a sf o l l o w ： l a d dl i g h t n i n gp r o t e c t i o ng a po nt h ep r o n et o g e tl i g h t i n ga t t a c k e d l i n e s ，t e s ta n dv e r i f ys u c hg a pd i s t a n c ec a ne f _ f e c t i v e l yp r o t e c ti n s u l a t o r 2 s e tg a p 。t y p ea r r e s t e r i n t ot h er o de n ds e g m e n tc a ne f f e c t i v e l y i m p r o v e a n t i - l i g h t n i n gl e v e l ，r e d u c i n gt r i p p i n gp o w e ro u t a g e 3 a u t o m a t i cr e c l os i n g s h o u l db es e ti n3 5 k vt r a n s m i s s i o nl i n et om a k eu pf o r m a l o p e r a t i o no f c l r c u l tb r e a k e r ，a n dp o w e ro u t a g ea c c i d e n t sb yi n s t a n t a n e o u sf a u l t 4 t h e g r o u n d i n gr e s i s t a n c eo fr o de n ds e g m e n tm u s tb e l o w10q5 s i n c e s l n g l e p h a s et og r o u n dc a p a c i t i v ec u r r e n ti su n d e r11 4 a ，n e u t r a ls h o u l db e e a r t h l n g b ya r c - s u p p r e s s i o nc o i l i ns o m es p e c i a lc a s eo fl i n e 6 i ns o m e s p e c i a lc a s eo fl i n e ，g r o u n dw i r es h o u l db es e tu pa c r o s st h eb o a r d l i 曲t n i n gp r o t e c t i o no f3 5 k vl i n e si sas y s t e me n g i n e e r i n g ，n o r m a l l y ， s u c ht a c t o r sa st o p o g r a p h y ，g e o m o r p h o l o g y ，l i g h t n i n gs t r i k e p o i n t ，e x i s t i n g a n t l 。l l g h t n l n gm e a s u r e m e n t ， o p e r a t i o na n dm a n a g ew a y ，s h o u l db et a k e n i n t o c o n s i d e r a s i o n ， i no r d e rt or e d u c et h e d a m a g e o f l i g h i t n i n go n d i s t r i b u t i o n1 i n e s ， i m p r o v er e l i a b i l i t yo fn e t ，g u a r a n t e e i n gt h es t a b l ea n d s a f eo p e r a t i o nofp o w e rs y s t e m k e y w o r d s ： 3 5 k vd i s t r i b u t i o nl i n e s ； l i g h t n i n gp r o t e c t i o ng a p ；g r o u n d w i r e ；l i n ea r r e s t e r i i l 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：凑舄0 铂日期：k 矽年9 月k 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密。m ( 请在以上相应方框内打“) 作者签名：睿酞融 日期舭吵年皇月p 日 翩躲僻 日期：叼年f 月如日 第一章绪论 1 1课题的提出以及研究意义 35 k v 线路在我国输配电线路中占有重要地位，但是35 k v 作为中低 压等级输配电线路的绝缘水平不高，绝缘子片数一般为3 4 片，且由于 35 k v 配电直接面向广大人民群众，因此，提高3 5k v 线路的耐雷水平， 降低线路的雷击跳闸率，提高线路的供电可靠性极其重要。 本项目所研究的舞阳3 5 k v 线路以及南岗35 k v 线路均属于河南电网 公司漯河分公司，漯河是经济发展快、效益较好的城市。全市经济连年 保持两位数的增幅并高于全国、全省平均增长水平，运行质量不断提高。 随着经济的发展，社会与电力的联系更加紧密，人们对电能的依赖越来 越强，对供电的可靠性要求越来越高，突然的停电事故将给社会带来巨 大的经济损失，也直接影响到供电企业的直接经济效益和企业形象，因 而提高电网的安全运行水平，提高供电可靠性是电力系统的首要任务。 35 k v 配电网络，是漯河电力系统的基础，直接向广大电力用户分配电能， 配电网的安全稳定运行与广大人民群众息息相关。但是，由于历史原因， 漯河配电网基础还比较薄弱，在防雷方面存在很大的局限性，配电网由 于绝缘水平较低，运行环境恶劣，网络结构复杂，防雷措施不完善，易 受雷电的影响，而且在网络结构、技术管理和运行维护上还有很多缺陷， 不但直击雷能造成雷害事故，感应雷也能造成较大的危害，以致于配电 网故障频繁发生，尤其是在雷雨、大风等恶劣天气时配电网故障更是频 繁，雷击跳闸率居高不下，极大地影响了供电可靠性和电网安全，影响 了人民群众的生产、生活用电。虽然该网络经过农网和城网改造后状况 有所好转，但在防止雷害事故，特别是防止雷击跳闸事故方面并没有发 生根本的好转。在雷电活动频繁的地区，雷害事故仍经常发生，极大地 影响了配电网的供电可靠性，影响了电网的安全稳定运行。 因此，对漯河配电网雷害事故频发的原因进行认真分析，找出漯河 配电网在防雷措施上存在缺陷和不足，提出符合漯河配电网实际情况的 防雷措施是非常必要的。 1 2国内外35k v 线路防雷保护现状 长期以来，为了减少电力线路的雷击事故，提高供电的可靠性，人 们采取了各种综合防雷措施。德国于19l4 年提出利用避雷线防雷的理论， 认为其作用在于降低绝缘上的感应过电压。到3o 年代初期，避雷线虽己 使用多年，对其作用仍无统一认识。架设避雷线，首先是防护感应雷， 而英国、瑞典、德国以及瑞士的一些学者，则认为感应雷对高压线路并 无危险。苏联19 31 年提出，对于6 0 k v 以上线路只有直击雷是危险的， 避雷线应着眼于防止直接雷击。到3 0 年代中期，德国研究了雷击输电线 路时雷电流在各相邻杆塔的分布，实际上引入了分流系数的概念。到3 0 年代末期己经明确，10 0 k v 及以上线路，避雷线是防护直击雷的基本保 护装置，应架设得足够高，并具有良好的接地装置：】。 经过长期的不懈努力，我国电力部门在雷电观测、雷电形成机理研 究及防雷保护等方面已经取得了一系列科技成果。这些科技成果广泛运 用于架空输电线路的设计施工中，对线路防雷保护起到有效作用。但是 在相当一些架空输电线路的运行实际中，雷害仍然是影响其安全的重要 乃至主要因素。例如，19 98 一l9 9 9 年上海地区雷电活动强烈，l9 98 年8 月16 日晚上雷电持续3 个小时，直击雷超过30 次，35 k v 线路的雷击频 繁跳闸，且较多的雷击部位是在3 5 k v 线路合成绝缘子处。后来，统计数 据表明19 9 8 19 9 9 年35 k v 线路共遭雷击12 次，重合成功1 1 次，占91 6 ， 重合不成功1 次，占8 4 ，l2 起雷击中，雷击导致合成绝缘子闪络1o 次，占8 3 3 ，雷击故障率较高。山东威海35 k v 系统l9 9 4 19 9 7 年由于 雷击引起的间歇性谐振弧光接地过电压，烧毁了14 台电压互感器、3 台 电流互感器、4 台开关柜和6 台避雷器，直接损失2 0 0 多力元，给电网安 全运行带来很大的威胁。浙江金华地区，19 9 7 年35 k v 线路共发生事故( 包 括障碍) 8 次，其中7 次为雷击事故( 重合成功5 次、重合不成2 次) ，占 8 7 5 ，雷击跳闸率为3 21 次10 0 k m a 。在所有雷击事故中，都存在着不 同程度的绝缘子闪络现象。山西省右玉县供电局35 k v 右元线处于雷电活 动频繁地带，从l9 8 7 年投运以来，元堡变电站母线放电记录器的动作次 数为：a 相1 1 次，b 相1 1 次，c 相12 次。19 91 年6 月30 日2 0 时4 0 分，右元线开关跳闸，重合不成功，经查发现l2 0 捍杆三相共9 片悬式绝 缘子全部放电闪络。由此可以进一步判断确定断线原因是l2 0 撑杆于19 91 年6 月3 0 日2 0 时4 0 分落雷，雷电在悬式绝缘子闪络放电的同时，击断 2 融化3 股股径。浙江富阳供电局35 k v 龙羊36 0 8 线山区无架空地线，线 路全长2 4 118 k m ，自投运后每年均发生2 3 次雷击跳闸事故。最初考虑 架设避雷线，但因线路杆型为拔梢杆，且跨越档距大，施工困难而未实 施。后根据龙羊3 6 0 8 线的具体情况，确定了该条线路山区段无架空地线 线路的防雷方案：( 1 ) 在历年的几个雷击点挂装35 k v 有机复合绝缘交流 无间隙金属氧化物避雷器；( 2 ) 耐张及悬垂绝缘子串上增加一片悬式瓷 瓶。实施后，线路运行一年多未出现过跳闸情况，满足了电网安全运行 的要求。可见在35 k v 输电线路的事故中，雷击事故占了绝大多数。对 35 k v 送电线路来说，考虑经济效益一般不宜沿全线架设避雷线，一般在 变电所或发电厂的进线段，架设卜2 k m 避雷线。到目前为止，35 k v 输电 线路的防雷设计均是在线路进出变电所1 2 k m 的范围内架设避雷线，其 余地方的线路不架设避雷线。 除了架设避雷线以外，现在对输电线路的防雷保护措施还有降低杆 塔接地电阻、提高线路绝缘水平、采用负保护角保护，减小地线屏蔽角、 多重屏蔽等，这些都取得了一定效果。但对于分布在山区高土壤电阻率 的易击段与易击杆塔所在线路，降低杆塔接地电阻难度较大，对于采用 负角保护、减小屏蔽角与多重屏蔽的方法将受到杆塔结构的限制，对于 一些老线路的改造难以进行，且由于山区线路地形限制，经过山坡的线 路绕击率高，雷电对线路造成的绕击故障率高的问题没有好的对策。 长期以来，避雷器一直是电力系统限制大气过电压的主要措施。近 年来，经过科技工作者的努力，己经成功地将避雷器应用在线路上。35 k v 线路一般采用3 4 片绝缘子，其绝缘水平较低，防雷的措施一般采用安装 避雷线、消弧线圈等措施，很少采用线路避雷器，综合漯河地区防雷措 施的运行经验表明，采用一般的防雷措施还存在一些问题，因此，需要 采用其它更有效防雷措施，如安装线路避雷器。这种防雷措施将大大改 善输电线路防雷性能，且性能与投资比较高。 线路型避雷器在我国是从l9 9 3 年开始研制和应用的。19 9 7 年，淄博 电业局与原电力部中能公司合作，使用该公司生产的线路避雷器，并分 别在35 k v 和1 l0 k v 线路上运行，经过2 个雷雨季节的考验取得了较好的 效果【l2 1 。 线路型避雷器的研制欧美与日本较早。美国a e p 和g e 公司19 8 0 年 开始研制用于线路防雷的合成套z n o 避雷器，19 8 2 年10 月有7 5 只在 138 k v 线路上投入运行【34 1 。结构上采用了环氧玻璃筒包裹z n o 阀片，筒 外套上e p d n 橡胶群套。19 9 3 年，在p o r tw s h i n g t o n 和p e c o n g i c 地区的 三回线路上加装了线路避雷器，并采用了不同间距的配置方案，连续观 察了三年，取得了大量的实用资料和安装、运行经验。同本自l9 8 6 年开 始研制输电线路限制雷电过电压i 的合成套避雷器，年底研制出7 7 k v 线路 避雷器，l9 88 年研制出2 7 5 k v 线路避雷器，到19 9 0 年己在3 3 2 7 5 k v 系 统的610 k m 线路上运行了4 6 7 0 相线路避雷器，19 9 2 年5 0 0 k v 系统输电 线路防雷的合成套避雷器己投入运行。目前，在同本大约30 0 0 0 套线路 避雷器在电力系统中运行。大多数线路避雷器使用在6 6 k v 7 7 k v 的线路 上【35 l 。 目前，35 k v 路上防雷措施一般很少采用线路避雷器。但在地势复杂、 雷电活动较为强烈的山区，电网运行结果表明采用一般防雷措施还存在 一些问题，由此采用线路避雷器是一个值得研究的问题。 1 3本文所作研究工作 本课题来源于河南省电力公司漯河分公司项目配电网线路防雷措 施研究和临颍电力公司项目35 k v 南岗线路防雷措施研究在具体的 项目实施过程中参考了河南漯河市舞阳县35 k v 张城线、35 k v 马刘线、 35 k v 马城线，以及临颍县的35 k v 南岗线的实际情况，主要针对35 k v 线 路的雷害事故的原因分析以及针对这种原因的防雷保护措施进行研究。 本文的主要工作如下： ( 1 ) 对这四条35 k v 线路进行现场调研，并结合雷电定位系统对线 路防雷运行资料进行收集。 ( 2 ) 根据现场调研数据并结合实验室对35 k v 线路绝缘子冲击放电 试验数据等，确定35 k v 线路雷击跳闸率高的主要原因。 ( 3 ) 通过对事故原因的理论分析与计算机仿真手段的结合，提出了 35 k v 配电网线路防雷保护措施。 ( 4 ) 并通过实验室试验，以及理论分析对提出的措施进行论证。 4 第二章3 5 k v 线路运行状况分析 2 1舞阳35 k v 线路运行状况分析 2 1 1防雷保护状况概述 本文通过雷电定位系统对舞阳3 5 k v 线路雷击跳闸率情况的统计，跳 闸统计结果如表21 所示； 表21 舞阳配电网2 0 0 4 年一2 0 0 7 年跳闸情况统计 l234567b9l01 112 a 口 计 2 0 0 481 981 23 31 36 43 91286182 4 0 2 0 0 5l6 4 2 31 62 l5 85 06 11 l1 21 61 93 0 7 2 0 0 699l84 44 46 54 85 21982 8l53 5 9 2 0 0 72 042 04 32 l2 87 44 0 123 45 67891 01 l1 2 目2 0 0 4 年l 2 0 0 5 年j 口2 0 0 6 年| 口2 0 0 7 年i 图2l 舞阳配电网2 0 0 4 年一2 0 0 7 年跳闸统计柱状图 伯舳帅加加。 一 z l234567891 01 11 2 2 0 0 4 年 一2 0 0 5 年 2 0 0 6 年 2 0 0 7 年 凰22舞阳配电网2 0 0 4 年2 0 0 7 年跳闸统计折线图 从表2 1 、图2 i 和图2 2 可以看出：1 每年的4 月份到8 月份是舞 阳地区跳闸的高发时间；2 从2 0 0 4 年到2 0 0 7 年的数据比较可以看出，跳 闸次数逐年增加。 2 1 2舞阳3 5 k v 线路现场调研 本项目中主要是对舞阳3 s k v 张城线，3 5 k v 马城线，3 5 k v 马刘线。 这三条3 5 k v 线路的基本情况如下： 3 5 k v 马城线路始于1 1 0 k v 马村变电站龙门架，止于舞阳县35 k v 城 关变电站龙门架，线路全长2 2 9 5 6 k m ，全线杆塔共有1 6 9 基，马村变电 站1 # ，9 # 杆塔、城关站进线段l5 9 撑1 6 9 # 杆塔设单地导线进行线路直击雷 保护，进线段长度分别为1 0 0 2 m 和1 0 7 6 m ，导线型号l o j 9 5 钢芯铝绞线， 地线采用g j 3 5 镀锌钢绞线，绝缘子选用x w p 2 7 0 ，沿线跨越2 2 0 k v 电 力线1 处1 0 k v 电力线1 l 处，通讯线9 处。其中3 5 k v 马城线路从1 0 7 # 杆塔，向小号侧1 l 米处t 接至3 5 k v 乌盒陈变电站出线龙门架。该t 接 线路长度为3 5 k m ，共有杆塔1 1 基，其中薄壁钢管塔3 基，电杆l8 基， 乌金陈变电站1 i # 2 l # 杆塔设单地导线进行线路直击雷保护，导线型号 l g j 12 0 ，2 0 钢芯铝绞线，地线型号为g j 3 5 钢绞线，悬垂串绝缘子采用 x w p 2 7 0 型3 片，耐张串采用4 片x w p 2 7 0 型瓷绝缘子。2 0 0 6 年6 月 2 0 日，雷雨天气，该条线路速断动作跳闸，带电巡线未发现问题，强送 成功；2 0 0 6 年7 月7 日，雷雨天气，该条线路速断动作跳闸，带电巡线 未发现问题，试送成功( 不影响供电) 。 船蚰趵m 0 35 k v 张城线路始于舞阳县35 k v 张楼变电站龙门架，止于舞阳县 35 k v 城关变电站龙门架，线路全长5 12 3 k m ( 其中o 8 7 5 k m 为双回路) ， 全线杆塔共有2 9 基( 包括城关站原1 拌出线塔) ，其中薄壁离心钢管混凝 土钢管塔12 基，混凝土杆为抗大弯矩混凝土拔捎杆共17 基，35 k v 张楼 变电站出现段0 9 k m 为双回路，地导为双根，城关站进线段设lk m 单地 导线进行线路直击雷保护，导线型号l g j x 15 0 2 5 稀土钢芯铝绞线，地 线采用g j 35 镀锌钢绞线，绝缘子选用x w p 2 7 0 ，沿线跨越等级公路5 处，lo k v 电力线7 处，o 4 k v 电力线2 处，通讯线9 处，35 k v 线路l 处， 铁路1 处。2 0 0 6 年6 月3o 日，雷雨天气，该线路出现接地信号，查出张 城线12 撑13 拌杆b 相瓷瓶落雷击碎，导线落横担上。 3 5 k v 马刘线路始于舞阳县110 k v 马村变电站龙门架，止于刘庄变电 站龙门架，线路全长15 1k m ，全线杆塔共有8 3 基，其中铁塔9 基，混凝 土杆7 4 基，马村站进线段l 群16 群杆塔和刘庄站进线段7 8 存8 3 拌杆塔设单 地导线进行线路直击雷保护，进线段长度分别为2 517 m 和1 1 1o m ，导线 型号为l g j x 12 0 2 0 钢芯铝绞线，地导线采用l g 35 钢绞线，绝缘子选 用x w p 2 7 0 。2 0 0 7 年7 月l9 日，雷雨天气，过流i 段动作跳闸，重合闸 动作成功，带电巡线未发现问题。 2 2南岗35k v 线路运行状况分析 临颍县35 k v 南岗线路于2 0 0 2 年1 月21 日投入运行。该线路始于 l l0 k v 南街村变电站，止于35 k v 王岗变电站，全长13 2 千米，全线杆 塔共有9l 基，南街村变电站6 拌12 撑杆塔设单地导线进行线路直击雷保护， 进线段长度为lol2 m 。该线路是35 k v 王岗站唯一的一条供电线路，属于 单电源单回路供电。导线采用l g j 9 5 型钢芯铝绞线，地线采用g j 35 型 镀锌钢绞线，绝缘子选用w p 7 防污型绝缘子。沿线钻越2 2 0 k v 电力线1 处，钻越1 1o k v 电力线l 处，跨越1o k v 电力线8 处，跨越4 0 0 v 电力线 2 处。2 0 0 5 年7 月3o 日，雷雨天气，该条线路速断动作跳闸，经查雷击 过电压造成南岗1o 群杆瓷瓶击穿，南岗10 12 撑杆瓷瓶击穿，南岗58 6 3 撑 杆断线，瓷瓶击穿。造成35k v 王岗站全部停电。2 0 0 8 年5 月2 4 日，雷 雨天气，该条线路速断动作跳闸，通过巡查35 k v 南岗线发现3 1j | j 杆c 相 断线，3 6 撑杆处b 相断线；3l # 杆c 相、33 撑杆b 相悬瓶击穿、3 6 f 杆a 相 悬瓶击穿。同时，发现3 4 # 杆a 、b 相悬瓶击穿、分别断线6 股；c 相悬 7 瓶击穿、断线4 股。2 0 0 8 年0 8 月0 5 日15 ：2 3 分，雷雨天气，该条线路 速断动作跳闸，通过巡查发现6 3 # 杆a 相悬瓶雷电击穿，6 6 # 杆a 、b 、 c 三相，6 7 # b 相悬瓶击穿，查线发现6 l # 杆悬瓶a 相落下，3 0 # 杆b 相、 3 5 # 杆a 、b 、c 三相，4 2 # 杆b 相、6 1 # 杆a 相、6 4 # 杆b 相悬瓶击烂。 该线路跳闸的直接原因是浚线路处于雷电多发区，当遭受强雷电袭 击时，在线路上，造成直击雷过电胍与感应雷过电压经过统计，线路 遭受雷击多达1 0 次以上。多基杆塔绝缘子被击穿、击碎，导线被击断。 现场情况说明如下： ( 1 ) 3 5 k v 南岗线路0 2 号杆塔，如图2 3 所示。此杆塔位于南街变 电站东侧4 0 m 处，杆塔为角铜塔，属于同塔双回线路，右侧为南岗35 k v 配电线路。绝缘子串有4 片w p 7 防污型绝缘子组成，曾发生过雷击闪络。 图233 5 k v 南岗线路2 # 杆塔 ( 2 ) 35 k v 南岗线路2 3 号杆塔，此杆塔位于逍襄路东北侧5 0 m 处， 杆塔为水泥杆塔，绝缘子串有3 片w p 7 防污型绝缘子组成。2 3 号杆塔 与2 2 号杆塔的档距为2 0 0 m 。雷击时绝缘子的受损情况如图2 4 所示。 图2 43 5 k v 线路2 3 # 杆塔绝缘子 ( 3 ) 3 5 k v 南岗线路3 1 号轩塔，此杆塔为水泥杆塔，绝缘子串有3 片x p 7 防污型绝缘子组成。3 1 号与3 2 号杆塔之日j 的c 相线路雷击受损 严重，线路遭受雷击断线，曾报单相接地，线路运行后，c 相线路有接 头。如图25 所示。 图253 5 k v 南岗线3 l # 杆塔雷击断线 ( 4 ) 3 5 k v 南岗线路3 3 号杆塔、3 4 号杆塔、35 号杆塔，三基杆塔 均为水泥杆塔绝缘子串有3 片w p 7 防污型绝缘子组成，雷击时曾经发 生过三塔连击事故，发生雷击断线，绝缘子击穿事故。如图26 所示。3 2 号杆塔为耐张转角角钢塔，与3 3 号杆塔之间钻越2 2 0 k v 线路。档距较大 达到2 0 0 m 。 图2 63 5 k v 南岗线3 1 # 杆塔 ( 5 ) 3 5 k v 南岗线路6 l 号轩塔，秆塔为水泥杆塔绝缘子串有3 片 w p 7 防污型绝缘子组成。6 0 号杆塔与6 1 号杆塔跨越1 0 k v 线路。发生 雷击时，b 相线路雷害情况受损较严重，曾经击碎过绝缘子。如圉2 7 所 不。 图273 5 k v 南岗线绝缘子击碎情况 ( 6 ) 3 5 k v 南岗线路6 5 号杆塔，杆塔为水泥杆塔，绝缘子串由3 片 w p 7 防污型绝缘子组成。查看更换下来的绝缘子，发现绝缘于多处被雷 击击穿，绝缘子受损严重。如图2s 所示。 图2835 k v 南岗线6 5 # 杆塔绝缘子受损情况 ( 7 ) 3 5 k v 南岗线路6 6 # 轩塔，杆塔为水泥杆塔，绝缘子串由3 片 w p 7 防污型绝缘子组成。发生雷击时，线路雷害情况受损特别严重，曾 经三相绝缘子全部击穿，造成对地放电，把农民种的辣椒经济作物击燃， 线路东侧的冷库击着，造成了一定程度的危害。悬式绝缘子击烂如图2 9 所示。 圈2 93 5 k v 南岗线6 甜杆塔悬式绝缘予受损情况 2 3线路之问的类似点与不同点分析 舞阳3 5 k v 线路与南岗3 5 k v 线路均采用中性点不直接接地的运行方 式，没有投运自动重合闸，在进线段架设了1 2 k m 的单地导线进行直击 雷保护，整条线路没有投运线路型避雷器来提高线路的耐雷水平，而线 路也均为采取3 4 片绝缘子，绝缘水平不高，且对易击段投有进行具体的 保护，导致易击段事故频发。 而不同点则可以看出，对于南岗3 5 k v 线路来说，主要是直击雷对线 路的影响较大，8 0 以上的事故均是由直击雷引起，而舞阳3 5 k v 线路则 大多数都是由感应雷引起，针对以上事故原因的不同，我们将从两个方 面探讨3 5 k v 线路具体的防雷措旖。 第三章现场调研与试验 3 1现场调研 3 1 1舞阳35 k v 线路现场调研 对于舞阳35 k v 线路进线段杆塔接地电阻的测量，我们是采用 b y 2 5 71 i i 数字接地电阻测试仪进行测量的。我们分别对35k v 马城线、 35 k v 张城线和35 k v 马刘线的进线段的杆塔接地电阻进行逐基测量。测 量接线图如图3 1 所示。其中所用的电流线长为10 0 m ，电压线长为6 0 m 。 _ 一 f 、b y 菇；f i - 磊 【望蝗塑掣试例 j 止一 v 图3 1 舞阳35k v 线路进线段杆塔接地电阻的测量接线图 按照上述方法我们分别对舞阳对35k v 马城线、3 5 k v 张城线和35 k v 马刘线进线段杆塔接地电阻的进行测量，测量结果分别如表3 1 、表3 2 和表3 3 所示： 表3 135 k v 马城线进线段杆塔接地电阻值 马杆塔 0l 拌0 2 撑0 3 拌0 4 拌0 5 撑0 6 撑0 7 撑0 8 拌0 9 撑 村接地 2 1l1 82 4 83 0 54 25 14 8l0 63 0 站 电阻 2761572 ( q ) 城 杆塔 15 9 l6 0161l6 2 l6 316 416 516 616 7l6 8l6 9 关 群 拌撑 群 拌撑撑撑拌拌撑 站 接地 4 53 5 6l0 81 1 6 1 34 23 53 6 94 44 3l0 9 电阻 665 9 13526 ( q ) 表3 235 k v 张城线进线段杆塔接地电阻值 张杆塔 01 撑0 2 撑0 3 撑0 4 群 0 5 撑0 6 撑 0 7 撑0 8 拌 0 9 撑l0 群1 1 挣 楼接地 5 63 73 08 7 82 9 53 42 7o 8 54 74 54 3 站 电阻 5379892 4 2 ( q ) 城杆塔 2 0 撑2l 撑2 2 撑2 3 拌2 4 撑2 5 群2 6 拌2 7 撑 2 8 撑 2 9 撑 关 接地 4 16 3 7 6lo 2 l1 31 02 4l2 83 83 6 站 电阻 3582723 69 3 ( q ) 表3 335 k v 马刘线进线段杆塔接地电阻值 马 杆塔 0l 撑0 2 撑0 3 样0 4 拌0 5 群0 6 拌0 7 撑0 8 撑 村接地电阻( q ) 2 0 61 3 0 84 3 02 4 81 2 7 43 176 6 43 3 7 站 杆塔 0 9 撑l0 拌11 撑12 撑l3 撑l4 拌15 撑16 稃 接地电阻( q ) 2 8 22 6 72 5l2 4 31 1 8 91 7 53 6 71 4 6 刘杆塔 7 8 拌7 9 撑8 0 撑81j | 8 2 撑8 3 撑 庄接地电阻( q )4 136 357 6 89 2 29 371 0 2 站 1 4 3 1 2南岗35k v 线路现场调研 由于架空线路的绝缘子大都属于自恢复绝缘，雷电放电的时间一般 只有几十微秒，雷击过后能否建立稳定的接地短路电流则取决于电网的 工频续流，即雷电过电压以及沿雷电过电压造成的绝缘子闪络通道流过 的电网工频电流，即工频续流，这个电流的大小等于电网单相接地电容电 流i c ，i c 较大，大于熄孤临界值1 1 4 a ，则不能可靠熄弧。 为了检测35 k v 南岗线路，在雷击过后线路能否建立稳定的接地短路 电流，本文章南街村变电站测出并计算电容电流的大小。现场测量数据 见表3 4 所示。 表3 4 南街村变电站工频续流值 虬叽：2 0 6 9 k v：2 1 6 l k v u 占：2 1 4 0 k v u a + u b + u c 一 ：3 21 2 3 k v 砜 电压档电压表指针计算可得： 6 0 0 v 共15 0为l2 5 格 1 2 5x 4 = 5 0 0 v ：5 0 0 v 格 i 相电流档0 5 a电压表指针 计算可得： 共10 0 格为9 格o 0 0 5 9 = 0 0 4 5 a 甜：0 0 4 5 a 电网单相接地电容电流i c 看只要测出中性点开路时的不对称电压 u 。、中性点短路时的通过电流乙和系统正常运行时的相电压u 。即可。 根据公式 七= 。， 可得，l ，为约为1 9 1a ，根据所计算结果，对照电网单相接地电容电 流i c 可知，当电网单相接地电容电流0 为1 9 la 可以可靠媳弧。 3 2实验室试验 3 2 1输电线路并联间隙试验 输电线路并联间隙技术是利用在绝缘子串两端并联一对金属电极构 成间隙，使雷击线路时闪络发生在该间隙处，从而保护绝缘子串免受电 弧灼烧的一种输电线路防雷技术。如图3 2 所示 雷弋并联间隙电极 电 弧 图3 2 并联间隙保护绝缘子示意图 当闪络发生在绝缘子串表面时，如绝缘子串发生污闪、湿闪、冰闪 等，接续产生的工频电弧在电动力和热应力作用下，沿着并联问隙电极 向远离绝缘子串的方向运动，直至到达电极端头，同样保护绝缘子免于 电弧灼烧。 漯河市临颖县35 k v 南岗线路主要采用w p 7 瓷绝缘子，针对上述绝 缘子保护间隙的距离与冲击放电电压见下表： 表3 5 绝缘子型号与保护间隙距离表 绝缘子型号间隙距离( c m )冲击放电电压( k v ) w p 7 3 5 3 62 1 2 3 漯河市舞阳县35 k v 线路主要采用xw p 2 7 0 悬式绝缘子，针对上述 绝缘子保护白j 隙的距离与冲击放电电压见下表 表3 6 绝缘子型号与保护间隙距离表 绝缘子型号间隙距离( c m )冲击放电电压( k v ) x w p 2 7 0 3 6 3 72 8 5 8 3 2 2雷电冲击5o 放电电压试验 本试验的主要目的是测量绝缘子雷电冲击5 0 放电电压甜，。，通过检 测甜，。的值分析绝缘子的耐雷水平。试验利用冲击电压发生器产生标准雷 电冲击电压，测量w p 7 与x w p 2 7 0 型悬式绝缘子的冲击放电电压，其 冲击放电电压如下表所示： 1 6 表3 7w p 7 型悬式绝缘子冲击放电电压值 绝缘子型号一片w p 7二片w p 7三片w p 7四片w p 7 及片数 ”5 0 ( k v ) 6 7 21 2 3 52 5 4 33 21 7 表3 8x w p 2 7 0 型悬式绝缘子冲击放电电压值 绝缘子型号一穴 二 片三片四片 及片数x w p 2 7 0x w p 2 7 0x w p 2 7 0x w p 2 - 7 0 材5 0 ( k v ) 8 9 1l8 6 8 3 4 2 54 2 3 6 通过试验可以看出，3 片w p 7 型绝缘子的冲击放电电压为2 5 4 3 k v ， 3 片x w p 2 7 0 型绝缘子的冲击放电电压为3 4 2 5 k v 。由此可见，南岗35k v 线路所用w p 一7 型悬式绝缘子的冲击放电电压太低，仅为x w p 2 7 0 型绝 缘子的7 4 ，比x w p 2 7 0 型绝缘子低了2 6 ，而四片w p 7 型绝缘子的 耐受电压还比三片x w p 2 7 0 型绝缘子的耐受电压低，此w p 7 型绝缘子 的耐受电压没有达到规程规定。因此，提高绝缘子质量以及绝缘子的数 量，有利于提高绝缘水平用以增强线路的耐雷水平同时降低线路的雷击 跳闸率。 1 7 第四章3 5k v 线路防雷措施存在的问题分析 4 1电力系统雷电过电压的类型 35 k v 配电网线路主要是直接向广大电力用户分配电能，配电网的安 全稳定运行与广大人民群众息息相关，因此，提高线路耐雷水平，降低 线路雷击跳闸率是非常必要的。根据过电压形成的物理过程，雷闪放电 引起线路雷电过电压可分为以下四种，其示意图如图4 1 所示： 1 感应雷过电压 2 雷直击导线过电压 图4 1 雷击过电压示意图 3 雷直击杆塔或避雷线反击过电压 4 雷击档距中避雷线过电压 在35 k v 中这种过电压一般不会造成绝缘子闪络，因此对于此种过电 压一般不予考虑】。 4 2 线路雷击跳闸率高的原因分析 一般情况下35 k v 线路由于绝缘水平不是很高，雷击放电引起导线对 地闪络是不可避免的，线路因雷击而跳闸必须具备两个条件：一是雷击 时雷电过电压超过线路的绝缘水平引起线路绝缘冲击闪络，但其持续时 间只有几十微秒，线路开关还来不及跳闸；二是冲击闪络继而转为稳定 的工频电弧，对3 5 k v 线路来说就是形成相问短路，从而导致线路跳闸。 1 8 4 2 1直击雷对线路雷击跳闸率的影响 雷直击导线后，雷电流将被击导线向两侧分流，如图4 2 ( a ) 所示。这 样，就开成向两边传播的过电压波，在未有反射波之前，电压与电流的 比值为线路的波的波阻抗z 。架空线路的波阻抗在大气过电压的情况下， 认为接近等于4 0 0 q 。因此，雷直击于架空线时的电流要小于统计测量的 雷电流，一般认为是减半，即，2 ；其等值电路如图4 2 ( b ) ，此时架空线 ，7 上的过电压，也即作用在线路绝缘上的电压的最大值为u 。= l 兰= 1 0 0 ，。 _ 。_ 一 z d az d 1 9 旬互 2 图4 2 雷直击导线时的情况 ( a ) 示意图( b ) 等值电路图 如用绝缘的5 0 冲击闪络电压甜，。来代替甜譬，那么厶就代表能引起绝 缘闪络的雷电流幅值，通常称为线路在这情况下的耐雷水平。因此雷电 易击于无避雷线的架空线路，雷直击导线时线路的耐雷水平为 ，= 1 0 0 ( 4 1 ) 式中：甜，。为绝缘子串的5 0 放电电压。 按我国过电压保护规程规定的雷电流幅值概率分布曲线： l gj p ：一 9 8 8 ( 4 2 ) 式( 4 2 ) 中： i ：雷电流幅值，单位为k a ； p ：雷电流幅值超过i 的概率。 可以得出超过3 5 k a 的雷电流出现概率为91 ，也就是91 的落雷 只要直击导线就会使绝缘子串闪络。可见无避雷线的线路耐雷水平是相 当的低。 而现场调研发现，南岗线路35 k v 线路以及舞阳三条35 k v 线路都是 只有3 片w p 7 型号绝缘子，线路的绝缘水平不高，不论雷闪放电引起的 哪种类型雷电过电压都容易导致导线对地闪络