高压架空线路的防雷保护

高压架空线路的防雷保护高压架空线路的防雷保护 1 引言 引言 佛山电力局送电管理所所辖 110kv 及以上高压送电线路总 长 732 8km 分布于珠江三角洲一带 属于雷电活动频繁地区 年平均雷暴日高达 80 90 天 近年来 根据我市电网故障分类 统计 高压送电线路因雷击而引起的事故日益增多 雷击引起 的跳闸占总跳闸率的 70 80 1999 年是雷电活动最为强烈的 一年 我所 110kv 及以上线路跳闸总数达到了 10 次之多 2000 年线路 17 次事故障碍中 因雷击而引起的达到 13 次 严重威 胁着输变电设备的安全运行 也大大加重了运行维护人员的劳 动强度 由此可见 加强线路防雷保护尤为迫切 2 雷电对电力线路的危害 雷电对电力线路的危害 架空线路受到直接雷击或线路附近落雷时 导线上会因电 磁感应而产生过电压 即大气过电压 外过电压 这个电压往往 高出线路相电压的 2 倍及以上 使线路绝缘遭受破坏而引起事 故 当雷击线路时 巨大的雷电流在线路对地阻抗上产生很高 的电位差 从而导致线路绝缘闪络 雷击不但危害线路本身的 安全 而且雷电会沿导线迅速传到变电站 若站内防雷措施不 良 则会造成站内设备严重损坏 3 防范措施及应用情况 防范措施及应用情况 根据运行经验 采取降低杆塔接地电阻 加装耦合地线及 线路避雷器 减小线路地线保护角 增加绝缘子片数 采用自 动重合闸等措施均可以有效地降低雷击跳闸率 以上加强防护 措施可根据线路的重要性 雷电活动的频数 地形地貌特点以 及土壤电阻率等情况确定选取合理的一种或几种组合 3 1 架设地线以及减少地线保护角 地线是送电线路最基本的防雷措施之一 它的功能 防止雷直击导线 雷击杆塔时对雷电流的分流作用 减小流 入杆塔的雷电流 使杆塔顶电位降低 对导线有耦合使用 降低雷击杆塔时塔头绝缘上的电压 对导线能起到屏蔽作用 降低导线上的感应过电压 减小保护角可降低绕击率 保证雷电不致绕过地线而直接 击中导线 为提高线路耐雷水平 我所所辖线路均按规程要求 线路 全线均架设两根地线 及时对锈蚀架空地线进行更换 直线塔 上地线对边导线保护角分别不大于 15 500kv 及 20 110 220kv 杆塔上两根地线之间距离小于地线与导线垂直距 离的 5 倍 3 2 降低杆塔接地电阻 地线对雷电过电压的降压作用 是依靠低的接地电阻来实 现的 而且接近于成比例关系 对一般高度的杆塔 降低线路 杆塔地网接地电阻是提高线路耐雷水平 以防止反击的有效措 施 也是最经济 最有效降低线路雷击跳闸率的措施之一 因此 我所为做好接地装置的全过程技术管理工作 不断 加强输电线路杆塔地网的检查维护 按有关规程规定定期对线 路杆塔接地网进行检查测试 并及时对线路中杆塔接地电阻值 偏高的杆塔地网进行技术改造处理 同时加强曾发生雷击跳闸 线路杆塔的接地电阻测试工作 表 1 杆塔的工频接地电阻测量周期及要求 项目 周期 要求 说明 当杆塔高度在 40m 以下时 按下表要求 如杆塔高度 40m 则取下表值的 50 但当土壤电阻率大于 2000 m 接 地电阻难以达到 15 时可放宽至 20 土壤电阻率 m 接地电阻 100 10 有架 空地 线的 线路 杆塔 1 发电 厂或变 电站进 出线 1 2km 100 500 15 对于杆塔高度 40m 如接地电阻难以 降到 30 时 可采用 6 8 根总长不超过 500m 的放射形接地体或连续伸 长接地体 其接地电阻可 500 1000 20 1000 2000 25 的接 地电 阻 内的杆 塔 2 年 2 其他 线路杆 塔 5 年 2000 30 不受限制 但对高度 40m 的杆塔 接地电阻不宜超 过 20 对过去雷击跳闸的统计发现 在 1995 2001 年共发生的 35 次雷击跳闸记录中 雷击杆塔检测接地电阻均符合设计值要 求 未发现有因地网阻值不良而发生的雷击跳闸情况出现 这 表明 我所在定期检测与及时改造不合格地网方面 成效是显 著的 3 3 加强绝缘 根据大量的权威试验数据表明 绝缘子串的雷电冲击闪络 电压和绝缘子的型式关系不大 而主要取决于串长 但在线路 设计过程中 一般不按雷电过电压的要求选择绝缘子串的绝缘 子强度 但应根据已选定的绝缘子水平来检验线路的耐雷水平 并应符合现行规程规定 如在某些情况下雷击跳闸率太高 则 可根据具体情况 如考虑采用降低接地电阻等其他综合措施 酌量 增加绝缘子片数 另外 零值和劣质绝缘子增多 绝缘水平下 降亦会造成耐雷水平偏低 表 2 有避雷线线路的耐雷水平 额定 一般 大跨越档中央 发 额定 一 大跨越档中央 发 电压 kv 线路 ka 电 厂和变电所进线保 护段 ka 电压 kv 般线路 ka 电 厂和变电所进线保 护 段 ka 35 20 30 30 220 80 120 120 60 30 60 60 330 100 140 140 110 40 75 75 500 120 160 160 154 90 90 注 1 表中较大数值用于多雷区或较重要的线路 2 双回路或多回路杆塔的线路 应尽量达到表中的数值 为此 可采取改善接地 架设耦合地线或适当加强绝缘等措施 3 4 装设自动重合闸 据统计 我国 110kv 及以上送电线路自动重合闸成功率可 达 75 95 因此规程要求 各级电压线路应尽量装设三相或 单相自动重合闸 对我局 1995 2001 年线路雷击跳闸统计结果表明 35 次 跳闸中有 32 次重合成功 1 次强送成功 1 次不起动 91 43 的跳闸重合闸是成功的 这说明我市 110 500kv 线路耐雷水平 较高 自动重合闸可以有效消除雷击故障 避免了因雷击而造 成的停电事故 3 5 安装线路型氧化锌避雷器 随着送电线路防雷技术的不断提高 线路氧化锌避雷器作 为一种新的线路防雷技术 已得到越来越广泛的认可和应用 省内众多兄弟单位已积累了一定的经验 且多年的运行经验表 明 在雷电活动频繁 土壤电阻率高 地形复杂的地区安装线 路型氧化锌避雷无论在防止雷绕击导线 雷击塔顶或地线时的 反击都非常有效 我所于 2000 年在 110kv 紫海线 25 26 27 共 3 基 塔共安装了 9 相线路避雷器 由于接受雷雨季节考验的日子尚 短 防雷效果有待验证 由于该类产品价格较高 使用成本大 若在线路上广泛推 广使用 前提必须是大幅降低产品的价格 4 防雷的新思路 防雷的新思路 以往防雷工作都是以防 堵为主 而近年来 在防雷方面 又出现了一种新思路 就是既然雷害是不可预测 不可避免的 那么不如顺其自然 以疏导为主 只要能找到对保证送电线路 运行安全的通道来疏导雷电流 问题就解决了 而安装引弧间 隙就是这一思路的产物 安装引弧间隙的目的就是用间隙保护绝缘子串 避免因放 电损坏绝缘子而造成永久性故障 根据有关资料介绍 在大跨 越杆塔上应用 引弧效果很好 但这一方法带来的负作用就是 跳闸率会增加 因此 在可靠性分析中 雷击跳闸率的标准相 应要修改 另外 我们有必要拓宽思路 例如 当同杆架设时 考虑 不平衡绝缘的方式 以保证不会多条线路 同一电源 同时跳闸 5 雷电定位系统 雷电定位系统 自 2001 年初起 雷电定位系统开始投入使用 由于其定 位较为准确 使运行单位能及时掌握雷电相关参数 确定雷击 点位置 有重点地巡查 大大减轻了线路巡查的强度 是一个 值得推广的应用系统 6 结束语 结束语 近四年来我所 110kv 220kv 线路雷击跳闸率 平均值分别 为 0 56 和 0 28 次 100km 年 40 个雷暴日 低于全省平均值 分 别为 0 94 和 0 46 次 100km 年 40 个雷暴日 而我市这几年平 均雷暴日 81 日 比全省平均值 77 日 高 4 天 这说明我所采取 的防雷措施是相当有效的 但总的来说 防雷害工作是一项很值得深入探讨的课题 统计过往 6 年数据 基本都集中于 4 9 月 其中又以 6 7 8 月最为集中 且只有 500kv 两条线路曾发生过 2 次及以上的雷 击跳闸 随机性 分散性大 影响了线路防雷工作的有效开展 雷击随电压的增高则概率增高 而近年来 通过雷电定位系统 可知 同一个雷 多条线路同