淺析110—220kV高壓輸電線路防雷技術(shù)

程凱

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力需求也不斷增加，同時(shí)對(duì)供電可靠性的要求也越來越高，因此提高供電系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行已成為電力系統(tǒng)的當(dāng)務(wù)之急。本文就110-220kv高壓輸電線路防雷技術(shù)做了簡要探討。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路；防雷措施

前言

雷電對(duì)輸電線路安全運(yùn)行危害極大，經(jīng)常造成絕緣子閃絡(luò)事故，在山區(qū)、交通不便的地區(qū)，給巡視、查找故障增加不少困難。江蘇地區(qū)雷電偶偶伴有瞬間大風(fēng)與急雨，極大的風(fēng)速經(jīng)常造成高大樹木倒落導(dǎo)線上、輸電線振動(dòng)、橫向碰擊和倒桿斷線的發(fā)生。如對(duì)這些現(xiàn)象處理不及時(shí)的話，就會(huì)造成電力事故，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危機(jī)人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。

1雷擊線路跳閘原因分析

如果出現(xiàn)了架空的高壓輸電線路雷害事故，一般都會(huì)經(jīng)過以下四個(gè)階段：第一，高壓輸電線路受到雷電過電壓的作用；第二，輸電線路發(fā)生閃絡(luò)；第三，輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓；第四，線路跳閘，供電中斷。而雷擊線路跳閘的原因有很多，本文就3方面進(jìn)行分析，分別是線路氣候環(huán)境、線路地理環(huán)境、線路本體分析。

1.1線路氣候環(huán)境分析

經(jīng)過這方面的分析我們發(fā)現(xiàn)，并不容易有效地防止由于高壓輸電線路在雷電情況下出現(xiàn)的雷擊跳閘。地區(qū)上的差異，以及環(huán)境上的差異，都有各自的雷電活動(dòng)周期和規(guī)律，比如在高山、丘陵、江河湖泊地區(qū)，地形比較復(fù)雜，雷云、暴雨天氣比較多，這些地區(qū)的線路在某一個(gè)區(qū)段就會(huì)出現(xiàn)易雷擊區(qū)、易雷擊帶和易雷點(diǎn)。如果這種區(qū)段未采取任何防雷措施，就非常容易發(fā)生雷擊跳閘故障。

1.2從110kv-220kv高壓輸電線路地理環(huán)境分析

設(shè)有高壓輸電線路的部分地區(qū)土壤電阻率不小，最終使桿塔接地電阻不下，這樣就很可能出現(xiàn)反擊跳閘的情況；而山區(qū)線路導(dǎo)線遭受雷電繞擊的情況是比較多的，山坡傾角使導(dǎo)線的暴露弧面變大，這樣就更加容易出現(xiàn)雷電繞擊情況了。

1.3從110kv-220kv高壓輸電線路本體分析

致使雷擊線路跳閘的原因主要是線路本體有以下缺陷：

（1）線路設(shè)計(jì)上，在進(jìn)行輸電線路工程設(shè)計(jì)時(shí)，雷電日的取值與實(shí)際情況可能會(huì)出現(xiàn)偏差，通常情況下，雷擊跳閘次數(shù)越多，雷暴日也就越高，當(dāng)設(shè)計(jì)中的雷暴日低于實(shí)際情況時(shí)，就會(huì)降低高壓輸電設(shè)備的耐雷能力；沒有充足的設(shè)計(jì)所需的雷電數(shù)據(jù)，現(xiàn)在設(shè)計(jì)主要是根據(jù)主要雷電參數(shù)來進(jìn)行的，主要是依據(jù)輸電線路的工程設(shè)計(jì)的地區(qū)長期觀測(cè)后而得出來的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)并不能精確地反應(yīng)各地實(shí)際雷電活動(dòng)，相比之下仍有相當(dāng)差異。

（2）線路運(yùn)行維護(hù)方面，當(dāng)絕緣子串中有零值，或者沒有及時(shí)的檢測(cè)出低值絕緣子時(shí)，絕緣子串的閃絡(luò)電壓變小會(huì)使耐雷水平比設(shè)計(jì)值要??；有的地區(qū)為了要提高其防污能力，使用的不是瓷絕緣子，而是合成絕緣子，在這種情況下，如果均壓環(huán)之間的空氣間距小于原設(shè)計(jì)，會(huì)使耐雷能力變?nèi)?；?jīng)過長時(shí)間的使用之后，有的接地裝置已經(jīng)被腐蝕了，還可能已經(jīng)爛斷了，這時(shí)如果遭受雷擊，反擊跳閘率會(huì)非常的高；另外，有的地區(qū)因?yàn)闆]有正確清楚地分析出現(xiàn)雷擊故障的原因，自然無法做到對(duì)癥下藥，最終不能達(dá)到應(yīng)有的效果。

2輸電線路防雷措施

2.1開展雷電參數(shù)的分析工作

結(jié)合輸電智能巡檢系統(tǒng)科技項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)110kV及以上輸電線路桿塔均實(shí)現(xiàn)GPS衛(wèi)星定位，并將數(shù)據(jù)輸入雷電定位系統(tǒng)中去。今后凡是地區(qū)內(nèi)出現(xiàn)雷電日時(shí)，都可及時(shí)查詢輸電線路附近雷電活動(dòng)情況，進(jìn)行雷電活動(dòng)參數(shù)的分析，以確定線路可能遭受雷擊的幾率，劃分出輸電線路遭受雷害的等級(jí)，并采取相應(yīng)的防雷措施。

2.2架設(shè)避雷線

這是高壓線路防雷的基本措施，其主要作用是防止直接雷擊導(dǎo)線，發(fā)生危及絕緣的過電壓。裝設(shè)避雷線后，雷電流即沿避雷線經(jīng)接地引下線進(jìn)人大地，從而可保證線路的平安供電。依據(jù)接地引下線接地電阻的大下，在桿塔頂部形成不同的電位；同時(shí)雷電波在避雷線中傳波時(shí)，又會(huì)與線路導(dǎo)線耦合而感應(yīng)出一個(gè)行波，但這行涉及桿頂電位作用到線路絕緣的過電壓幅值都比雷電波直擊檔中導(dǎo)線時(shí)發(fā)生的過電壓幅值小的多。110kV及以上電壓等級(jí)的線路普通都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。

2.3使用線路避雷器

在多雷區(qū)，使用合適的線路避雷器對(duì)防止雷害事故非常有效。因?yàn)楸芾灼鲃?dòng)作后限制了絕緣子兩端的電位差，可有效地防止反擊事故發(fā)生?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明。在雷電多發(fā)地段的線路上安裝若干組線路避雷器。對(duì)防止雷擊跳閘事故非常有效。為了限制雷電波沿線路侵入發(fā)電廠或變電所?？稍诰€路的終端塔再安裝一組線路型避雷器。據(jù)有關(guān)資料介紹。安裝線路避雷器的桿塔對(duì)接地可不做嚴(yán)格要求，這是不恰當(dāng)?shù)?。因?yàn)榫€路避雷器像其他防雷設(shè)施一樣。也是通過接地裝置把雷電流泄人大地因而對(duì)桿塔接地電阻和接地引下線都應(yīng)嚴(yán)格要求，因線路上安裝的避雷器不便維護(hù)。所以要盡量選用免維護(hù)的線路避雷器。

2.4降低桿接地電阻

雷擊桿塔時(shí)的塔頂電位與桿塔接地電阻密切相關(guān)，降低桿塔接地電阻是防止反擊的有效措施。接地電阻超標(biāo)的桿塔往往是在山區(qū)地質(zhì)和地勢(shì)復(fù)雜的地段，降阻十分困難。應(yīng)根據(jù)具體情況特殊設(shè)計(jì)。充分利用桿塔所在處的地形。采用切實(shí)可行的降阻措施在實(shí)際工程中。存在一些不當(dāng)?shù)慕底璐胧?，如?duì)桿塔進(jìn)行降阻時(shí)。不管地質(zhì)結(jié)構(gòu)如何，都采用打深井的方法進(jìn)行降阻處理。因?yàn)闂U塔接地的主要作用是防雷。而雷電流屬于高頻電流。有很強(qiáng)的趨膚性，在地中的流動(dòng)也只是沿地表散流。深層土壤并不起作用。因此送電線路桿塔接地應(yīng)以水平射線結(jié)合降阻劑降阻的方法進(jìn)行降阻改造。而不能單純依靠打深井的辦法進(jìn)行降阻。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)。充分利用現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)，沿等高線做水平射線或在巖性地帶利用巖性裂縫鋪設(shè)水平接地體并施加膨潤土類降阻劑?？捎行У亟档蜅U塔接地電阻。

2.5架設(shè)耦合地線

耦合地線的主要作用：一是增大避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，從而養(yǎng)活絕緣子串兩端電壓的反擊和感應(yīng)電壓的分量；二是增大雷擊塔頂時(shí)向相鄰桿塔分流的雷電流。在導(dǎo)線下方架設(shè)耦合地線的分流和耦合作用，使線路耐雷水平提高。對(duì)于110kV輸電線路，不僅減少反擊跳閘次數(shù)，也減少了一相導(dǎo)線繞擊后再對(duì)另一相造成反擊跳閘的機(jī)率。

2.6提高線路耐雷水平，加強(qiáng)線路絕緣

線路運(yùn)行單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)絕緣子的全過程管理，加大對(duì)絕緣子的檢測(cè)力度，嚴(yán)把質(zhì)量檢驗(yàn)關(guān)，防止劣質(zhì)絕緣子掛網(wǎng)運(yùn)行。對(duì)于已經(jīng)掛網(wǎng)運(yùn)行的絕緣子，應(yīng)嚴(yán)格按照《架空送電線路運(yùn)行規(guī)程》的規(guī)定，定期對(duì)零、低值絕緣子進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不合格的應(yīng)及時(shí)更換，并對(duì)絕緣子的劣化率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，確保線路絕緣始終滿足運(yùn)行要求。此外，對(duì)于個(gè)別特殊區(qū)段和一些雷擊頻繁地區(qū)，可采取一些有針對(duì)性的措施，適當(dāng)加強(qiáng)線路的絕緣配合，以提高其耐雷水平。通常情況下110kV線路單串懸垂絕緣子串的絕緣子為7片，單串耐張絕緣子串的絕緣子為8片，基本能滿足防雷要求。但為了進(jìn)一步增強(qiáng)線路的耐雷水平，提高絕緣子串承受的50%沖擊放電電壓值，每串絕緣子串可適當(dāng)增加1片。實(shí)踐證明，一些增加了1片絕緣子的新線路投入運(yùn)行后，耐雷水平大大增強(qiáng)，很少發(fā)生雷擊跳閘事故。合成絕緣子以其重量輕、強(qiáng)度高、免維護(hù)、防污性能好等特點(diǎn)深受一些線路運(yùn)行單位的青睞，廣泛使用于線路的不同區(qū)段。但運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在多雷區(qū)使用合成絕緣子，往往容易造成雷擊跳閘事故。究其原因，合成絕緣子雖有上述優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也是顯而易見的，如常規(guī)尺寸的合成絕緣子的防雷性能較差，110kV線路上的合成絕緣子雷電全波沖擊耐受電壓僅有500kV，而相同電壓等級(jí)線路上的瓷絕緣子雷電全波沖擊耐受電壓卻高達(dá)600kV，比合成絕緣子高出20%。

2.7采用消弧線圈接中央式

在雷電活動(dòng)劇烈時(shí)，接地電阻又難于降低的地域，關(guān)于110kV及以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)，可采用系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接中央式。這樣可使大多數(shù)雷擊單相閃絡(luò)接地缺點(diǎn)被消弧線圈消狐，不至于發(fā)長成為繼續(xù)共頻電弧。而當(dāng)雷擊惹起二相或許三相閃絡(luò)缺點(diǎn)時(shí)，第一相閃絡(luò)并不會(huì)形成跳閘，先閃絡(luò)的導(dǎo)線相當(dāng)于一根避雷線，添加了分流和對(duì)未閃絡(luò)相的耦協(xié)作用，使未閃絡(luò)相絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。我國的消弧線圈接中央式運(yùn)轉(zhuǎn)效果良好，雷擊跳閘率大約可以降低1/3左右。

2.8裝設(shè)自動(dòng)重合閘

雷擊缺點(diǎn)約90%以上是瞬時(shí)缺點(diǎn)，所以應(yīng)在變電站（所）裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，以便及時(shí)恢復(fù)送電。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國110kV及以上的高壓線路重合閘成功率達(dá)57%～95%，因此規(guī)程（SDJ7-79）要求“各級(jí)電壓線路應(yīng)盡量裝設(shè)三相或單相重合閘”。同時(shí)明白強(qiáng)調(diào)“高土壤電阻率地域的送電線路。必需裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置”。裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置是防雷維護(hù)的有效措施之一。

3結(jié)語

110kV輸電線路遭受雷擊既然是不可猜測(cè)，不可避免的，那么我們應(yīng)順其自然，以疏導(dǎo)為主，對(duì)于110KV輸電線路應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)程所要求的接地電阻和耐雷水平，必要時(shí)要進(jìn)行校驗(yàn)，以便選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。