俄罗斯线路防雷保护

俄罗斯俄罗斯 110 1150kV 架空线路防雷保护架空线路防雷保护 来源 中国论文下载中心 06 02 28 13 09 00 作者 许颖 编辑 studa9ngns 摘要 俄罗斯 110 1150kV 架空线路防雷保护 1999 导则 介绍之一 关键词 架空线路防雷保护 雷电流 绝缘子串 雷击跳闸 自动重合闸 0 前言前言 俄罗斯 1999 年 导则 2 以下简称 99 导则 的制定 荟萃俄罗斯这方面著名的 专业人员俄罗斯 1999 年版 导则 2 参加起草人员有 29 名俄罗斯著名的专业人员 3 位院士 3 位教授 4 位博士 12 位副博士 相当西方和中国的博士学位 7 位有名工程师 总结和吸收了从 1954 年以来的运行经验和科研成果以及国外先进技术 因此内容上从 1954 年版 导则 7 章 13 个附录 共 95 页扩充为三部分 9 章 34 个附录 共 353 页 有 架空线路和变电所耐雷性计算的电子计算机专用程序 稞忪 7 个 总结和吸收了从 1954 年以来运行经验和科研成果以及国外先进技术 因此 内容上比 1954 年 导则 1 以下简称 54 导则 大大扩充了 具有很多新内容 作者拟作一系列介绍报导 本文 俄罗斯 110 1 150 kV 架空线路防雷保护 为之一 99 导则 关于 110 1 150 kV 架空线路防雷保护 俄罗斯 1999 导则 2 架 空线路防雷保护内容从 54 导则 1 章 第 5 章 29 条正文规定和 4 个附录共 23 页扩 充为 3 章 第 6 7 8 章 63 条正文规定和 13 个附录 共 161 页 比 54 导则 1 和 DL T 620 1997 3 扩充了很多 因此 本文仅介绍新内容 新观点 1 1 防雷保护计算中几个与雷电相关的参数防雷保护计算中几个与雷电相关的参数 众所周知 防雷保护计算中要用很多个与雷电相关的参数 不一一叙述 仅就 99 导 则 2 不同于 54 导则 1 和我国现行 DL T 620 1997 3 及 DL T 621 1997 4 的 3 个 参数进行论述 1 11 1 雷电流幅值和陡度雷电流幅值和陡度 自然雷电流波形 世界各国测得的对地雷电流波形基本一致 多数是单极性重复脉冲 波 少数为较小的负过冲 一次对地雷击中 含有很多个脉冲 第 1 脉冲和后续脉冲 最 多记录到 42 个 平均为 2 3 个 脉冲波前是相当复杂的形状 不是固定陡度 在防雷计 算中 人为地进行加工处理 采用固定斜角波陡度来替代 实测得的分散性很大 所以在 防雷计算中 采用第 1 脉冲和后续脉冲雷电流幅值和陡度不相关 99 导则 2 介绍实测中 第 1 脉冲波前陡度记录到 72 kA s 平均陡度 24 3 kA s 幅值记录最大值为 250 kA 波长达 250 s 后续脉冲波前最大陡度记录 到最大值 300 kA s 平均陡度 39 9 kA s 幅值记录到最大值 35 kA 波长达 170 s 也就是说 一次对物体雷击中 被击物中流过一连串的不同陡度 不同幅值的波长 100 s 上脉冲波 过去架空线路电压等级不高 在 220 kV 及以下 杆塔高度不高 54 导则 1 中架 空线路耐雷强度计算 仅考虑第 1 脉冲 这是因为后续脉冲引起线路绝缘闪络概率远低于 第 1 脉冲的 但随着电压等级升高 多回同杆架设 大跨越杆塔 杆塔电感大 99 导则 2 中 要求评估很大电感的杆塔耐雷强度时考虑后续脉冲 99 导则 中同时指出 变电 所防雷保护计算中应考虑第 1 脉冲和后续脉冲 我国 DL T 620 1997 3 中 评估架空线路耐雷强度和变电所防雷保护计算 仅考虑了 第 1 脉冲 看来要增加考虑后续脉冲 1 21 2 架空线路雷击次数架空线路雷击次数 至今 世界各国对建筑物 如架空线路 变电所 楼房等 的雷击次数 都是间接地估 算的 按其长 宽 高 架空线路按避雷线悬挂平均高度 来推算等效地面面积 等效面积 乘以对地雷击密度 0获得该被击物雷击次数 对地雷击密度 0是指在一个持续期间周期 内单位面积内记录的雷击次数 54 导则 1 和 DL T 620 1997 3 是以 雷暴日数 与 0相关来推算 实测证明 雷暴日数 与 0有很弱的关联 99 导则 2 改用 雷暴小 时数 与 0相关来推算 这是前进了一步 目前 可依据仪器测量的累积统计资料 绘制 全国 0分布图 曾有文指出 靠 雷暴日数 或 雷暴小时数 分布图来推算 0会入误判 因为 雷暴日 数 或 雷暴小时数 是按预报点在这一日内或 1h 内只要有一次雷暴来定义的 未表明在这 一个雷暴日或一个雷暴小时内雷电活动持续多久或雷击密度 以及至报告点的距离和方向 或雷电放电是在云之间还是云和地之间 99 导则 2 亦指出了平原和山地雷击强度不同 环山上架空线路的雷击多 侧击 雷多 同一走廊 两回架空线路 较高杆塔这回路对较低杆塔回路屏蔽 架空线路受着城 市建筑和树木屏蔽 比一般经过野外的地方减少很多 由于这些原因 使得设计测算与实 际运行不一致 中国运行经验显示 雷击有选择性 不是沿架空线路均匀雷击 而是有的杆塔和线段 雷击频率很高 有的杆塔和线段在长期 几十年 无雷击 1 31 3 架空线路杆塔接地冲击电阻架空线路杆塔接地冲击电阻 杆塔接地体通过雷电流时形成火花过程会使得接地电阻降低 在防雷计算中引入一个 冲击系数 在长期应用中 这个冲击系数只考虑与接地体形状和土壤电阻率相关 54 导 则 1 中 则指出与接地体通过的雷电流幅值大小有关 99 导则 2 除指出上述相关 因素外 特别指出 线路绝缘闪络发生在火花区形成之前 防雷计算中就不能引入冲击系 数 也就是说 杆塔接地冲击接地电阻减小 不会减小雷击跳闸计算次数 2 2 架空线路绝缘子串中个数选择架空线路绝缘子串中个数选择 所有电压等级架空线路绝缘子型式 个数和绝缘子串长度不是根据防雷保护理由而是 根据工作电压来选择 99 导则 2 中除 54 导则 1 和 DL T 620 1997 3 有关规定 之外 在正文第 8 章 110 kV 及以上架空线路防雷保护措施选择 第 8 7 2 条关于绝缘 子串中个数选择增加 1 款规定 这是 54 导则 1 和 DL T 620 1997 3 中没有的 即 为了保证线路绝缘 25 年不检修运行周期 实施在绝缘子串中增加绝缘子个数 俄罗斯对架空线路实施 25 年不检修运行周期的规定 这是适应 减人增效 发展要求的 过去 零值绝缘子 的检测和更换工作量很大 以后实施在绝缘子串中增加 零值 储备 保 证在 25 年运行周期内不检测和更换 零值 绝缘子 从 99 导则 2 参考图表数据来看 大致上比 DL T 620 1997 3 多 1 3 个以上 3 3 架空线路允许雷击跳闸次数架空线路允许雷击跳闸次数 依据线路断路器操作资源准则 俄罗斯已发展成全国统一电力系统 电网结构强 对 用户供电可靠性 由电网结构和调度自动控制来保证 所以 99 导则 2 第 8 3 条规 定 架空线路允许雷击跳闸次数和防雷保护措施选择是依据线路断路器操作资源准则 断路器操作资源是出厂技术条件规定的 不同形式如油的 空气的 SF6断路器具有操 作资源是不同的 一条架空线路允许雷击跳闸绝对次数是依据采用的线路断路器在检修周期之间操作资 源全部耗尽条件来计算的 99 导则 2 附录 28 专门介绍了将不同型式断路器出厂技术条件规定的参数 如允 许不检修断路器开断额定短路电流值和次数 断路器计划检修平均周期 年数 换算成实 际线路沿全长均匀分布短路点 不同短路点 不同短路电流 时的操作资源 将其全部耗尽 为该线路允许雷击跳闸绝对次数 99 导则 附录 26 和附录 27 制作了不同电压等级 不同杆型 金属的 混凝土的 单 柱 双柱 单避雷线 双避雷线 保护角 不同绝缘子串中的个数 不同线路长度 通过 不同雷电小时地区时 保证架空线路雷击跳闸绝对次数不超过采用的不同型式线路断路器 操作资源允许时 要求杆塔接地电阻计算值 的参考图表 除方便使用外 提出一个重 要新观点 即不是按耐雷水平和土壤电阻率来要求杆塔接地电阻值 99 导则 第 8 章最后在展望将来中指出 在 SF6断路器广泛采用和它们运行经验积 累 架空线路防雷保护措施综合选择准则可能要修正 在 SF6断路器很高操作资源情况下 供电可靠性将决定于雷电过电压和短路电流作用于它的很敏感的其他变电设备 例如 电力 变压器 的状况 4 4 架空线路运行经验和防雷措施架空线路运行经验和防雷措施 4 14 1 110110 750750 kVkV 架空线路运行指标架空线路运行指标 110 330 kV 架空线路耐雷运行指标 各地相差很大 这主要是由于山地条件的雷电 活动水平和土壤电阻率以及杆型结构不同所致 雷击跳闸次数是由反击 雷击杆塔和档中避雷线 和绕击跳闸次数组成 与标称电压等 级和架空线路结构 杆型 避雷线根数和布置 接地电阻 等有关 随着架空线路标称电压 等级升高 线路绝缘冲击强度提高 架空线路总耐雷性提高 反击闪络跳闸占的百分数下 降 但是 随着电压等级升高 雷击跳闸占总跳闸比例上升了 见表 1 雷击跳闸地位和 重要性上升了 表表 1 1 110110 750 kV750 kV 架空线路架空线路 110 110 kmkm 年运行年运行 跳闸运行指标跳闸运行指标 电压等级 kV 110 km 年运行跳闸次数 雷击跳闸占的比例 跳闸总次数雷击跳闸次数 变化范围 平均变化范围平均 变化范围 平均 110 3 5 14 4 9 0 0 33 2 3 1 0 4 5 22 5 12 220 1 3 5 8 3 0 0 03 1 2 0 45 1 2 30 15 330 0 4 3 0 2 0 0 10 0 66 0 20 4 3 51 0 10 500 0 6 0 08 15 750 0 24 0 07 30 4 24 2 110110 750750 kVkV 架空线路耐雷指标和防雷保护措施架空线路耐雷指标和防雷保护措施分析分析 1 110 kV 架空线 一般是使用单柱杆型 金属和混凝土的 单避雷线 雷击杆塔时反击闪络率高 是 110 kV 架空线路雷击跳闸的主要原因 对这种单 柱混凝土杆架空线路雷电绕击导线跳闸占的比例不超过 15 对其他杆型 这 个值还要低一些 比较好的耐雷指标 相差 2 5 3 0 倍 是混凝土杆架空线路 因杆的高度低 雷击次数少 杆塔电感降低了 以及架空线路 接闪 雷电流最 为有利统计 提高 110 kV 架空线路耐雷性最基本措施是保证较低杆塔接地电阻 提高其 耐雷性 最有效措施是在下导线区内悬挂第 2 根避雷线 国内称耦合线 是改 善导线静电屏蔽 降低雷击杆塔和避雷线时的反击闪络率 这种措施特别有效 地减少了双回路架空线路中双回路同时跳闸次数 2 220 kV 架空线路 耐雷指标随着架空线路结构不同 相差 5 6 倍 在 接地电阻 10 偈 单回和双回的单避雷线的高杆塔架空线路 雷击跳闸率最大 悬挂双避雷线 随着接地电阻改善 可降低雷击跳闸率 1 4 1 6 倍 雷击跳闸 主要原因是反击闪络 单回和双回闲 型植塔双避雷线架空线路具有最优耐雷 指标 3 330 kV 架空线路基本上是用金属杆塔 按机械荷载 混凝土杆应是 型 同 220 kV 架空线路相比 绝缘冲击强度增高了 相应地单回单柱杆塔 的雷击跳闸率减小了 1 1 5 倍 220 kV 和 330 kV 型杆塔的耐雷指标接近 因雷电绕击跳闸约近雷电总跳闸一半 在单回和双回金属杆塔上悬挂双避雷线 在所有接地电阻值时 雷击跳闸率比单避雷线实际降低 1 倍左右 4 500 kV 和 750 kV 架空线路唯一方案是用单回 相水平排列 双避雷 线保护 500 kV 和 750 kV 架空线路雷电绕击闪络是雷击跳闸主要起因 若进 一步减小绝缘子串长度 降低绝缘冲击强度 同时使得避雷线与导线之间垂直 距离缩短 将会增大雷电绕击率 这对避雷线正保护角架空线路 是一个最不 利的影响因素 可采取增高避雷线支持高度或防止档中避雷线移动 5 北方哈克斯坦 1 150 kV 架空线路雷击跳闸率 在标称电压运行时 100 km 年为 0 4 1 150 kV 架空线路降压 500 kV 运行时不应跳闸 1 150 kV 架空线路运行经验总量为 16 700 km 年 从 1986 年 1995 年 其中在标称 电压运行为 3 000 km 年 在 1 150 kV 架空线路运行全部期间内 雷击跳闸 21 次 跳闸基本原因 在耐张转角杆塔范围内雷电绕击导线 迫切要求改善避 雷线保护 提高 1 150 kV 架空线路耐雷性是要靠使用负保护角避雷线的直线 杆塔和耐张转角杆塔来保护 6 提高架空线路不间断供电可靠性的后备措施是自动重合闸 A B 特 别是快速重合闸 BA B 和单相重合闸 OA B 在雷击跳闸时 A B 成功系数 运行经验数据是 110 500 kV 架空线路为 0 6 0 8 750 kV 和 1 150 kV 架 空线路为 0 8 0 9 A B 可以部分地补偿因接地困难时的架空线路耐雷水平低 的情况 但是 采用 A B 不应减少使用的防雷保护基本措施 因为接地短路会 降低变电所设备资源 7 特别应注意弱绝缘杆塔的防雷保