淺談高壓輸電線路的防雷

肖飛

【摘 要】筆者結(jié)合本人設(shè)計(jì)的西雙版納供電局運(yùn)行的220kV黎明變電站配套110kV線路，對(duì)雷擊故障的原因、防雷措施及耐雷水平進(jìn)行定量分析研究。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；防雷措施；雷擊跳閘；耐雷水平

0.前言

云南省西雙版納州的雷電活動(dòng)頻繁，年雷暴日達(dá)125d，每年因雷擊引起的輸電線路跳閘數(shù)量占跳閘總數(shù)量80%以上，跳閘數(shù)量較多，線路遭受雷擊后引起的故障多數(shù)為瞬時(shí)性單相接地，也有少部分為瞬時(shí)性相間短路或兩相接地短路。220kV黎明變電站配套110kV線路在設(shè)計(jì)前期階段，根據(jù)走訪西雙版納供電局了解到，此區(qū)域雷擊跳閘率較高，線路在設(shè)計(jì)中應(yīng)相應(yīng)采取防護(hù)措施，提高線路耐雷水平，減少跳閘率。

1.雷擊故障原因

架空輸電線路雷害事故的形成經(jīng)歷以下四個(gè)階段：輸電線路受到雷電過(guò)電壓的作用→輸電線路發(fā)生閃絡(luò)→輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓→線路跳閘，供電中斷。

針對(duì)雷害事故形成的四個(gè)階段，現(xiàn)代輸電線路在采取防雷保護(hù)措施時(shí)，要做到“四道防線”，即：

（1）防直擊，就是使輸電線路不受直擊雷。

（2）防閃絡(luò)，就是使輸電線路受雷后絕緣不發(fā)生閃絡(luò)。

（3）防建弧，就是使輸電線路發(fā)生閃絡(luò)后不建立穩(wěn)定的工頻電弧。

（4）防停電，就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應(yīng)。

2.本工程采取的基本防雷措施

2.1安裝避雷線

到目前為止沿全線安裝避雷線仍然是110kV及以上架空輸電線路最重要和最有效的防雷措施，它除了能避免雷電直擊導(dǎo)線產(chǎn)生極高的雷電過(guò)電壓外，還能降低感應(yīng)過(guò)電壓提高線路耐雷水平。

2.2降低桿塔接地電阻值

這是提高輸電線路耐雷水平和減少反擊的主要措施。

2.3加強(qiáng)線路的絕緣水平

增加線路絕緣子片數(shù)，改用大爬距絕緣子，增加塔頭的空氣間距等都能減少線路在雷擊時(shí)的跳閘率，但這些措施均需要大大增加工程造價(jià)，實(shí)施起來(lái)均有很大的局限性。

2.4采用不平衡絕緣方式

雷擊造成同塔雙回線路同時(shí)跳閘的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，這無(wú)疑削弱了同塔雙回線路的供電可靠率，對(duì)同塔雙回線路應(yīng)努力保一回線路供電不中斷，最大限度地發(fā)揮同塔雙回線路的作用，同塔雙回線路采用不平衡絕緣方式能提高線路的耐雷和防污水平，能降低雙回線路同時(shí)跳閘率。

以上介紹的方法均能提高本工程的耐雷水平和降低其雷擊跳閘率，下面進(jìn)行定量分析。

3.工程實(shí)例分析

3.1工程簡(jiǎn)介

220kV黎明變電站配套110kV線路位于云南西雙版納自治州，全長(zhǎng)62.251km，共使用桿塔143基，其中單回路116基，雙回路27基，導(dǎo)線采用JL/G1A-240/40，地線采用OPGW-80光纜與GJ-80鋼絞線，全線沿線80%為中低山地貌。

3.2定量分析

針對(duì)上述工程實(shí)際參數(shù)與采用的防雷措施，定量計(jì)算本工程線路的耐雷水平與雷擊跳閘率。

（1）地線弧垂fg=7m，地線平均呼高fav=36.7-（2/3）×7=38.03m

（2）導(dǎo)線弧垂fa=12m，地線平均呼高fav=30-（2/3）×12=28m

（3）雙地線對(duì)邊導(dǎo)線的幾何耦合系數(shù)：

k0=0.317

（4）有電暈下的耦合系數(shù)

K=K1*K0=1.25 *.317=.396

（5）桿塔電感

Lt=hm*Lk=42.7*.5=21.35

（6）雷擊桿塔時(shí)的分流系數(shù)：

平地：Ri=7

β=1/（1+18.35/（0.42*400）+（7/（0.42*400））*（2.6/2））=0.860

山地：Ri=15

β=1/（1+18.35/（0.42*400）+（15/（0.42*400））*（2.6/2））=0.816

（7）雷擊桿塔時(shí)的耐雷水平：

平地：Ri=7

I1=800/（（1-0.346）*0.860*7+（30/36.7-0.346）*0.860*（18.35/2.6）+（1-（31.03/20.80）*.289）*（20.80/2.6））=70.49KA

山地：Ri=15

I1=800/（（1-0.346）*0.816*15+（30/36.7-0.346）*0.816*（18.35/2.6）+（1-（31.03/20.80）*.289）*（20.80/2.6））=52.39KA

（8）雷電流超過(guò)I1的概率：

平地：P1=15.812%，山地：P1=25.39%

（9）繞擊率

平地：Pa=0.013%，山地：Pa=0.045%

（10）雷繞擊于導(dǎo)線時(shí)的耐雷水平

I2=8.00（KA）

（11）雷電流超過(guò)I2的概率

P=81.113%

（12）建弧率

E=54.37，n=0.761

（13）跳閘率

平地：n=0.25次/100km.40雷暴日.年

山地：n=0.43次/100km.40雷暴日.年

（14）折算本工程跳閘率

Nn=（跳閘率*本線路雷暴日*線路長(zhǎng)度）/（規(guī)程雷暴日（40）*100）

平地：Nn=（0.25*125*65）/（40*100）=0.508次/年

山地：Nn=（0.43*125*65）/（40*100）=0.873次/年

按地形比例折算：平地 20%，山地 80%

N=0.508*20%+0.873*80%=0.8次/年

以上計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求也和線路運(yùn)行情況相符合。

4.小結(jié)

通過(guò)對(duì)工程實(shí)例的定性分析及線路一年多來(lái)的運(yùn)行情況，本工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中采取的防雷措施是有效、可靠的。但是以上防雷技術(shù)的合理設(shè)計(jì)僅僅是降低雷擊的跳閘率，由于雷電是自然現(xiàn)象，很難掌握其規(guī)律性，只能根據(jù)已有線路的運(yùn)行情況，采用新的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)，做好防控工作，盡量降低跳閘次數(shù)。

我國(guó)當(dāng)前的防雷技術(shù)還不夠成熟，如何有效的降低或是消除雷電事故，仍需要繼續(xù)探索，并不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，使輸電線路防雷技術(shù)更加完善。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合.

[3]我國(guó)輸電線路運(yùn)行現(xiàn)狀及防雷保護(hù)[J].高電壓技術(shù)，2001，（06）.