山區(qū)送電線路防雷措施探索

關(guān)建剛

(商洛供電局，陜西 商洛 726000)

1 概述

商洛位于陜西東南部，地處秦嶺山脈，平均海拔600 m 左右，年降雨量約800 mm。商洛地區(qū)雷電日較多，6 ～8月份雷電日(天)平均在70 天左右，平均雷電流幅值在24 kA 左右，平均雷電流幅值變化不顯著，平均落雷密度數(shù)值較穩(wěn)定，每雷電日為0.027 85 個(gè)/km2，遠(yuǎn)高于平原地區(qū)(0.015 個(gè)/km2)，呈現(xiàn)頻度高、強(qiáng)度不大的規(guī)律。該區(qū)域輸配電線路在夏季雷雨季節(jié)經(jīng)常與由西向東運(yùn)動(dòng)的雷云相匯合，極易發(fā)生雷擊跳閘。通過(guò)對(duì)330 kV 羅張、柞金Ⅱ線等線路近年來(lái)雷擊跳閘情況資料的分析研究發(fā)現(xiàn)，線路發(fā)生雷擊跳閘的桿塔均位于相對(duì)高度較高的山頂上，塔位兩側(cè)一般為山溝有坡度地形上的桿塔，由于保護(hù)角屏蔽失效區(qū)較大，更容易發(fā)生雷電繞擊現(xiàn)象。表1 給出2004—2010年330 kV 羅張、柞金Ⅱ線雷擊跳閘統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表1 羅張線和柞金Ⅱ線路雷擊跳閘統(tǒng)計(jì)

表2 為DL 620 規(guī)程規(guī)定的110～330 kV 架空輸電線路雷擊跳閘率。

表2 110～330 kV 架空輸電線路雷擊跳閘率

可以明顯看出，柞金線和羅張線的雷擊跳閘率遠(yuǎn)高于規(guī)程給出的0.6 次/(100 km·年)。

2 雷擊跳閘原因分析

330 kV 線路引起雷擊閃絡(luò)，主要是因?yàn)槔讚羲敺磽粢鸾^緣子串閃絡(luò)以及雷電繞擊到導(dǎo)線引起絕緣子串閃絡(luò)。由表2 可知，當(dāng)桿塔工頻接地電阻在7～15 Ω 時(shí)，雷擊塔頂反擊引起絕緣子串閃絡(luò)的雷電流可達(dá)105～155 kA。按照陜西電科院雷電定位系統(tǒng)的觀測(cè)結(jié)果，商洛地區(qū)的平均雷電流在25 kA 左右，大于100 kA 的雷電流分布概率很小，造成反擊跳閘的概率很低。但是，繞擊到導(dǎo)線上的雷電流為15～20 kA 時(shí)，便會(huì)引起線路絕緣子串閃絡(luò)。表3 為商洛地區(qū)的平均雷電流值測(cè)試結(jié)果。

表3 商洛地區(qū)雷電觀測(cè)結(jié)果

雷電繞擊故障的主要特點(diǎn)是，線路桿塔常位于山頂或山坡外側(cè)，遭受繞擊的部位基本上處于開(kāi)辟側(cè)，通常繞擊閃絡(luò)的都是線路的邊相絕緣子。上述2 條線路穿越山區(qū)，即使桿塔避雷線保護(hù)角符合規(guī)程要求，也受到山坡傾斜角的影響，線路往往也會(huì)發(fā)生繞擊故障。在山區(qū)跨越河流、公路、溝道的特殊線路，當(dāng)雷云較低時(shí)，可從側(cè)面擊到導(dǎo)線上。

3 降低線路雷擊跳閘率的主要手段

降低線路雷擊跳閘率的主要手段為整治接地網(wǎng)、減小地線保護(hù)角、加裝特種避雷針或避雷器、提高線路耐雷水平、降低桿塔高度、架設(shè)耦合地線等。作為常規(guī)性防雷裝置，地線是最主要的防雷保護(hù)措施。地線保護(hù)角越小，地線與地面屏蔽間的失效區(qū)越小。原有線路防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)雖然符合設(shè)計(jì)規(guī)程，但不能適應(yīng)當(dāng)前山區(qū)線路防雷的需要，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)偏低，造成輸電線路防雷電繞擊能力不強(qiáng)。

從實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，保護(hù)角小、桿塔高度較低的線路雷擊跳閘現(xiàn)象明顯要低，特別是同塔雙回線路的負(fù)保護(hù)角設(shè)計(jì)，在同樣雷電活動(dòng)情況下雷擊跳閘現(xiàn)象很少。所以，對(duì)繞擊導(dǎo)線引起的雷擊跳閘，應(yīng)采用以增加絕緣子片數(shù)，減小保護(hù)角，架設(shè)耦合地線、可控避雷針和采用線路型氧化鋅避雷器為主的防雷措施。

4 線路避雷器保護(hù)范圍及安裝方式

每只線路避雷器只保護(hù)本基桿塔的反擊雷電過(guò)電壓及所在相兩側(cè)的各半檔線段。

安裝線路避雷器建議遵循以下原則。

(1)防止雷擊塔頂引起瓷瓶串閃絡(luò)：?jiǎn)位芈疯F塔只需在A、B、C 三相導(dǎo)線上任選一相安裝；對(duì)于同桿架設(shè)的雙回路鐵塔，只需在雙回路靠近避雷線的上導(dǎo)線上任選一相安裝。

(2)防止繞擊導(dǎo)線引起的瓷瓶串閃絡(luò)：應(yīng)在易被繞擊線段檔距兩側(cè)加裝線路避雷器。

(3)對(duì)于水平架設(shè)的有避雷線的輸電線路，在邊相上加裝一只避雷器后，可以防止本基桿塔的直擊雷閃絡(luò)和本相的繞擊閃絡(luò)，所以對(duì)水平架設(shè)的線路，中相不需要加裝避雷器。