浅谈输电线路防雷接地.doc

浅谈输电线路防雷接地论文摘要： 通过对六安市近几年来输电线路跳闸的统计分析，得出雷击跳闸的迅猛攀升是六安市线路跳闸率较高的主要原因这一结论。本文还就雷击跳闸的原因进行了深入地分析，并结合实际提出了一些有针对性的防雷措施。论文关键词：线路；防雷；接地；措施随着电网建设步伐的不断加快，输电线路的重要性已日益明显。众所周知，电网大致由两部分组成，即线路和变电。我们供电企业日常的生产管理工作主要是围绕着这两块来进行的。无“线”不成“网”，输电线路是电网不可或缺的重要组成部分。近几年来，我市输电线路频频跳闸。如何降低线路跳闸率，迅速扭转这一不利局面，是摆在公司面前的一个紧迫而艰巨的任务。据统计，在近几年的线路跳闸中，因雷击导致线路跳闸的约占80%左右，占了相当大的一个比重。因此，做好线路的防雷工作，降低雷击跳闸率，能迅速遏制线路跳闸率的持续攀升，从根本上改善我市线路跳闸率居高不下这一不利现状。根据近几年来的工作经验，仅就线路防雷接地这一课题谈一点个人浅漏的看法。一、 线路雷击跳闸情况统计分析近几年六安市220KV线路跳闸情况见表1、表2。表1：2010-2015年220KV线路雷击跳闸率统计次/100公里年 40雷暴日年份 2010 年 2011 年 2012 年 2013 年 2014 年 2015 年 跳闸率 0.3930.402 0.496 0.242 0.696 0.448 表2：2010-2015年110KV线路跳闸情况年份 2010 年 2011 年 2012 年 2013 年 2014 年 2015 年 总次数 / 次 31 37 43 39 30 28 雷击次数 / 次 28 32 35 31 25 25 比率 /% 90.32 86.49 81.40 79.49 83.33 89.29 从以上图表中可以看出，近两年来我市雷击跳闸次数较往年相比呈上升趋势，但同期相比线路跳闸总次数却有所下降。这说明线路跳闸总体来说正朝着好的态势发展，以往线路常见的鸟害、污闪、树竹放电、外力破坏等事故均有不同程度地收敛；而雷击跳闸却反而在肆虐飙升，在线路跳闸中占据着不容忽视的主导地位。如果能尽快降低雷击跳闸率，那么我市的线路跳闸率也一定会急转直下，输电线路的安全运行水平将大大提高。因此，降低雷击跳闸率刻不容缓，势在必行！六安境内气候潮湿，日照时间较长，故雷电活动较为频繁。其年平均雷暴日为40，属于多雷区。我市线路较多架设于山区和丘陵地带，杆塔本身又高出地面数十米，线路绵延数十公里甚至上百公里，故沿线落雷密度较大，遭雷击的概率自然较高。当雷电流沿雷电通道对线路主放电时，其幅值高达上百千安甚至数百千安，若杆塔的接地电阻过高，则雷电流就不能有效泄导入大地，反而会导致杆（塔）顶电位升高，对线路进行反击。此时，若线路绝缘子和空气间隙的冲击耐受电压小于反击时的冲击电压，线路绝缘将于瞬间被击穿，线路将发生单相接地或两相短路故障，造成线路跳闸。因此，如何提高线路的耐雷水平，加强线路绝缘，降低雷击跳闸次数，是一个亟待解决的问题。二、 防范措施对于线路防雷工作，应按照“层层设防，突出重点，因地制宜，兼顾财力”的原则进行，采取各种有效措施为线路设置一道道有力的屏障，防止雷电波的侵入，提高线路的耐雷水平，避免或减少线路绝缘发生闪络，从根本上降低雷击跳闸率。结合我市线路运行实际状况，提出以下防雷措施，仅供参考：1、 降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地电阻阻值的高低是影响杆（塔）顶电位高低的关键性因素。接地电阻越小，雷击时杆（塔）顶电位就越低，对线路造成的过电压也就越小，从而使线路的耐雷水平得到提高。在电力工程高压送电线路设计手册和电力设备过电压保护设计技术规程中规定：有避雷线线路，每基杆塔不连避雷线的工频接地电阻，在雷季干燥时，不宜超过表3所列数值。表3：有避雷线架空电力线路杆塔的工频接地电阻土壤电阻率（欧 米 ） 100 及以下 100 以上 至 500 500 以上 至 1000 1000 以上 至 2000 2000 以上 接地电阻（欧） 10 15 20 25 30 一般来说，杆塔接地电阻若满足表3中的要求，则在大多数情况下，不超过输电线路耐雷水平（见表4）的雷电流侵入时就不易对线路造成闪络。表4：有避雷线的输电线路的耐雷水平（千安）额定电压（千伏） 35 60 110 154 220 330 一般线路 2030 3060 4075 90 80120 100140 大跨越中央和 进线保护段 30 60 75 90 120 140 这其中比较特殊的是高杆塔。高杆塔由于本身高度的影响，自身电感较大，容易遭受雷击。雷击放电时杆（塔）顶电位升高，易使绝缘闪络。同时，基于高杆塔重要性的考虑，对高杆塔接地电阻的要求比其他杆塔都要严格，其阻值不应超过表3所列数值的50%。此外，对于雷电活动特别频繁地区的接地电阻，不能仅仅满足于其阻值符合要求，而应继续开展降阻工作，以进一步提高其耐雷水平。那么，接地电阻满足了要求，是否一定能防止雷电流的危害呢？一些线路运行单位投入了大量的资金，改善了线路的接地电阻，但此后线路还是屡屡遭受雷击，经多次检查、测试才发现，故障杆段由于砼杆制造质量不良和运行年限较长等原因，杆内的钢筋已经锈断，砼杆经导通测试其阻值远远超标。因此，要想从根本上降低杆塔的接地电阻，必须做好两方面的工作：一是降低杆塔接地体处的接地电阻，二是改善砼杆内钢筋的接触电阻，两手都要抓，两手都要硬。在此要强调的是要从源头上抓好砼杆的导通测试工作。从新线路架设开始，就要对砼杆逐基进行检测，对于内阻不合格的砼杆坚决不予挂网运行。此外，对于已运行多年的不合格砼杆，应严格按二十五项反措要求，从杆顶外引接地扁钢，与接地引下线相连。只有这样，才能保证雷电流能迅速泄导入大地，保护线路不受闪络。2、提高线路耐雷水平，加强线路绝缘绝缘子性能的优劣将直接影响到线路的绝缘水平。线路运行单位应加强对绝缘子的全过程管理，加大对绝缘子的检测力度，严把质量检验关，防止劣质绝缘子挂网运行。对于已经挂网运行的绝缘子，应严格按照架空送电线路运行规程的规定定期对零、低值绝缘子进行检测，对不合格的应及时更换，并对绝缘子的劣化率进行统计和分析，确保线路绝缘始终满足运行要求。此外，对于个别特殊区段和一些雷击频繁地区，可采取一些有针对性的措施，适当加强线路的绝缘配合，以提高其耐雷水平。通常情况下220KV线路单串悬垂绝缘子串的绝缘子为13片，单串耐张绝缘子串的绝缘子为14片，基本能满足防雷要求。但为了进一步增强线路的耐雷水平，提高绝缘子串承受的50%冲击放电电压值，每串绝缘子串可适当增加2片。实践证明，一些增加了2片绝缘子的新线路投入运行后，耐雷水平大大增强，很少发生雷击跳闸事故。电力设备过电压保护设计技术规程规定，全高超过40M有避雷线的高塔，其高度每增高10M就要增加一片绝缘子，以加强线路绝缘，防止雷击塔顶时因塔顶电位升高而反击线路，导致线路跳闸。合成绝缘子以其重量轻、强度高、免维护、防污性能好等特点深受一些线路运行单位的青睐，广泛使用于线路的不同区段。但运行经验表明，在多雷区使用合成绝缘子，往往容易造成雷击跳闸事故。究其原因，合成绝缘子虽有上述重量轻、强度高、免维护、防污性能良好等优点，但其缺点也是显而易见的常规尺寸的合成绝缘子的防雷性能较差，如220KV线路上的合成绝缘子雷电全波冲击耐受电压仅有1000KV，而相同电压等级线路上的瓷绝缘子雷电全波冲击耐受电压却高达1200KV，比合成绝缘子高出20%。因此雷电活动频繁地区使用合成绝缘子，其结构高度应比常规尺寸增加10%15%。3、装设避雷线避雷线又名架空地线，主要对导线起屏蔽作用，用来分流雷电流，避免雷电直击导线。避雷线敷设于导线上方，一般沿全线架设，保护范围成带状，最适合保护导线，因此常常在线路上作为防雷的主保护。一般来说，220KV及以上线路应沿全线架设双避雷线，110KV线路应沿全线架设单避雷线（雷电活动频繁地区应架设双避雷线），35KV线路一般不沿全线架设避雷线，但应在变电所进出线12KM架设避雷线。通过将架设避雷线和降低杆塔接地电阻这两种方法有机地结合起来，能最大程度地泄导直击杆（塔）顶的雷电流，避免线路发生闪络。对于已经装设了避雷线的线路，其接地电阻受条件限制很难降低时，可在导线下方增加一条架空地线，称为耦合地线。耦合地线虽然不能减少绕击率，但在雷电直击杆（塔）顶和反击线路时能增大对相邻杆塔的分流系数和导、地线间的耦合系数，从而保护线路不发生闪络。一些经常遭受雷击的线路在加装了耦合地线后，线路雷击跳闸率降低了一半左右。4、加装避雷针对于一些雷电频繁活动区段，可在杆顶加装避雷针。避雷针不能避雷，只能引雷。雷云放电时，避雷针的针尖将成为感应电荷的焦点，雷电流沿着放电通道对避雷针进行主放电，并迅速泄导入大地，保护线路不发生闪络。在防止绕击雷方面，一些单位已经做了很好的尝试。通常在绕击雷活动频繁区段加装负角保护针，该保护针为上翘30度长约2.4M的屏蔽针，安装在线路两边相，可有效防止雷电绕击，它与架设在导线上方的避雷线（避雷针）相互配合，截断直击雷和绕击雷效果显著，起到了很好的屏蔽效果。5、加装线路避雷器对于一些雷电活动特别频繁且接地电阻经改造仍达不到要求的杆段，应广泛使用线路避雷器。线路避雷器实质上是一个非线形电阻，电压越高，电阻越小。它与绝缘子并联在杆塔上，当雷击杆塔或避雷线时，其串联间隙放电，因其雷电动作伏秒特性比绝缘子低，故能保证绝缘子不再闪络，避免了线路跳闸停电。线路避雷器在防止雷电直击杆（塔）顶、避雷线和绕击导线后对绝缘子的冲击闪络方面有很好的效果，但因其价格昂贵，故运行单位应结合本地区历年来的线路雷击跳闸情况、线路所经的地形及运行经验等进行综合考虑，合理选择安装位置，以充分利用有限资金达到最佳效益。6、装设线路自动重合闸装置输电线路遭受雷击跳闸一般都是瞬时性接地故障，大多数情况下都能在线路跳闸后自动重合成功，因此，装设线路自动重合闸装置，对于提高线路的供电可靠性大有裨益。7、良好的接地除了前面谈到的改善接地电阻所做的人工接地外，还应尽量利用拉线、杆塔的金属部分、铁塔基础等做自然接地。2010年班组管辖的110kV长双636线路频繁跳闸，经过接地极改造后，测量接地电阻有所降低，符合运行要求。今年雷雨季节到来，该线路一直运行正常，未发生跳闸现象。由此可见，良好的接地是线路得以安全运行的根本保障。前面提到的架设避雷线、加装避雷针等防雷措施实质上只能起到较好的引雷效果，若接地满足不了要求，雷电流就会泄导不畅，反而会造成杆（塔）顶电位升高，对线路进行反击。因此，防雷与接