220kV同塔多回架空線路防雷技術(shù)

楊瑞

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司岳陽(yáng)供電分公司,湖南岳陽(yáng) 414000)

220kV同塔多回架空線路防雷技術(shù)

楊瑞

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司岳陽(yáng)供電分公司,湖南岳陽(yáng) 414000)

本文通過(guò)對(duì)我國(guó)同塔多回架空線路影響防雷技術(shù)水平的因素進(jìn)行分析,進(jìn)而提出了220kV同塔多回架空線路的防雷手段:首先桿塔接地電阻在小于5Ω時(shí),不需利用降低接地電阻以使線路防雷水平得到提升,然而對(duì)接地電阻需進(jìn)行定期的檢驗(yàn)和防范的優(yōu)化。盡可能減小桿塔高度,對(duì)線路內(nèi)由于跨越而產(chǎn)生的超高的桿塔,須對(duì)它的防雷能力進(jìn)行深入的校核,以采用有效的防雷措施,同時(shí)地線的保護(hù)角度要低于0°,并且在線路中采用氧化鋅式避雷器以進(jìn)行防雷,進(jìn)而提高防雷技術(shù)水平。

220kV 同塔多回路 架空線路 防雷技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，以及電網(wǎng)工程建設(shè)進(jìn)程的加速，使得線路走廊變的越發(fā)緊張，對(duì)同塔多回路架空線路的采用可使走廊緊張以及土地的緊張情況得以緩解，且對(duì)輸電容量的提升、地區(qū)的發(fā)展與電網(wǎng)工程建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展得以實(shí)現(xiàn)提供了有效手段。我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)220kV同塔多回路架空線路因跨越許多城市的交通，使得桿塔的高度明顯增加，致使繞擊幾率變大，使引雷的面積也相應(yīng)增大，雷擊引起跳閘概率也會(huì)加大。對(duì)近年來(lái)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的研究表明，雷擊引起的跳閘是220kV同塔多回路架空線路發(fā)生故障的主要方面。所以，對(duì)雷擊跳閘的影響因素進(jìn)行總結(jié)分析十分必要，進(jìn)而分析各類防雷的技術(shù)方法，使雷擊跳閘得幾率得以有效的降低。

1 對(duì)防雷性能以及跳閘率的分析計(jì)算

(1)反擊防雷性能計(jì)算的前提條件為：依據(jù)六層橫擔(dān)式的塔型，取呼稱高為36米，對(duì)絕緣子應(yīng)用14片的絕緣子伏秒性質(zhì)，將50%的放電電壓值取為1100kV，取接電阻值為5Ω。經(jīng)計(jì)算得到：其防雷的水平是103kA，其年百公里的反擊跳閘率是0．74次。

(2)由繞擊耐雷分析計(jì)算統(tǒng)計(jì)得出，在超過(guò)220kV時(shí)的線路內(nèi)因雷繞擊引起跳閘進(jìn)而造成故障的比例很大。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)之時(shí)，采取的重點(diǎn)是通過(guò)電氣的幾何模型以對(duì)線路繞擊展開(kāi)分析與計(jì)算。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出，地線的保護(hù)角度都在-5°～5°之內(nèi)，若將繞擊放電的最小電流取為5kA時(shí)，一側(cè)六層橫擔(dān)其繞擊的跳閘率是0．0048，數(shù)值很小，即表明若采用相應(yīng)措施是可以對(duì)繞擊跳閘進(jìn)行有效降低的。

(3)線路跳閘率年百公里6層橫擔(dān)桿塔的雷擊跳閘率：反擊跳閘率為0．74次；繞擊跳閘率為0．10次；總跳閘率為0．84次。

2 對(duì)線路內(nèi)防雷性能發(fā)生作用的各影響因素分析

2.1 接地電阻影響因素對(duì)線路反擊防雷水平的作用

在桿塔和桿塔周圍的地上有雷落下后，因桿塔或者接地引下線的接地電阻與電感之上的壓降，以及塔頂處電勢(shì)可能會(huì)升至一定數(shù)值，使線路發(fā)生絕緣并引起閃絡(luò)，從而造成桿塔的反擊跳閘現(xiàn)象。并且桿塔接地的電阻會(huì)對(duì)雷擊跳閘率產(chǎn)生重要的影響，接地電阻不同之時(shí)所對(duì)應(yīng)的防雷水平由表1示出。

減小桿塔的接地電阻，是在輸電時(shí)線路的基本防雷手段，經(jīng)計(jì)算得出：當(dāng)接地電阻小于10Ω之時(shí)，其對(duì)線路反擊的防雷性能沒(méi)有較大影響，由設(shè)計(jì)和實(shí)際的檢驗(yàn)運(yùn)行得出，對(duì)于接地電阻不超過(guò)5Ω是基本都可以符合的。所以，接地電阻更加深入的降低對(duì)于線路內(nèi)防雷性能的影響效果是不顯著的。

2.2 桿塔高度影響因素對(duì)于線路耐雷的作用

(1)桿塔的高對(duì)線路的反擊防雷性能計(jì)算，考慮到許多較大城市中，對(duì)于輸電線路很多時(shí)候需橫跨各類市政的交通，當(dāng)桿塔的呼稱高大于30米之時(shí)，對(duì)桿塔高不相同時(shí)其防雷性能展開(kāi)分析計(jì)算便變得十分必要，如表2所示。

桿塔高不同會(huì)對(duì)雷的過(guò)電壓波通過(guò)桿塔進(jìn)入地面且反射這一過(guò)程產(chǎn)生影響，當(dāng)反射波達(dá)至塔頂時(shí)則會(huì)使得雷電在塔頂處的過(guò)電壓發(fā)生降低。桿塔高越大，該過(guò)程所需時(shí)間則越長(zhǎng)，在桿塔雷電波所發(fā)生的過(guò)電壓波的幅度也將越大，防雷性能越低。

(2)當(dāng)線路的高度變大之后，大地對(duì)于雷電的吸引則減弱，所以各層導(dǎo)線其繞擊的半徑最大時(shí)其對(duì)應(yīng)的繞擊電流也將變大，也會(huì)相應(yīng)增加其繞擊幾率。

2.3 線路絕緣水平影響因素對(duì)防雷水平的作用

輸電線的絕緣性能也為雷電反擊的重要影響因素之一。因此，對(duì)配置方法和絕緣性能進(jìn)行適當(dāng)布置，能在一定程度上對(duì)桿塔防雷的性能進(jìn)行提升，進(jìn)而使得因雷擊產(chǎn)生的跳閘次數(shù)得以有效減少。當(dāng)雷電對(duì)地線或塔頂進(jìn)行直擊時(shí)會(huì)引發(fā)線路發(fā)生絕緣反擊，通過(guò)利用我國(guó)接地和防雷所建議采取得計(jì)算方式，對(duì)桿塔防雷性能進(jìn)行計(jì)算分析可得出，絕緣子也是影響輸電線路防雷的重要因素，所以對(duì)絕緣子片進(jìn)行合理的增加，能使其放電的電壓得以提升，進(jìn)而提高桿塔防雷性能，使得因雷擊造成的跳閘現(xiàn)象有效減少。

3 高跨越塔和同塔多回路線路的防雷辦法

因?yàn)槲覈?guó)部分地區(qū)的電網(wǎng)比較稠密，輸電的路線走廊相對(duì)緊缺，所以，就有日漸增多的220kV的同塔多回路線路，并且重要交叉跨越日益增多，所以，對(duì)于桿塔的防雷擊跳閘需要謹(jǐn)慎思慮，高效的防雷辦法必須及早采納，以便于保證電路的正常運(yùn)行。防雷辦法有如下幾種：

3.1 降低桿塔的接地電阻

減少雷擊事故最有效的措施之一就是降低桿塔的接地電阻。使桿塔接地電阻數(shù)值盡可能的降到最低，以便于對(duì)桿塔地電位升高有一點(diǎn)的限制作用，從而達(dá)到電路耐雷水平提升的目的。在正常工作過(guò)程中，依據(jù)有關(guān)規(guī)程里的相關(guān)要求，必須周期性的檢查接地電阻，對(duì)于不合格的地方要給予及時(shí)的改造。

3.2 減小地線的保護(hù)角

中國(guó)的部分地區(qū)一個(gè)塔但是多回路線路的地線保戶角被縮小了，目的就是能夠有效降低雷電繞擊率。依據(jù)上面的計(jì)算結(jié)論，地線保護(hù)角應(yīng)該設(shè)在在-5b-5b的范圍內(nèi)。

表1 接地電阻不同之時(shí)相應(yīng)的防雷水平

表2 桿塔呼稱高不同之時(shí)所對(duì)應(yīng)反擊防雷的水平

3.3 提升絕緣性能

通過(guò)研究顯示：若雷擊桿塔的頂端是導(dǎo)致雷擊跳閘的主要原因，那么多加3片的絕緣子就能夠令雷擊的跳閘率下降27%。若雷繞擊線路是導(dǎo)致雷擊跳閘的關(guān)鍵因素，那么多加3片的絕緣子就能夠令雷擊跳閘率下降13．2%。依據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，在存在14片絕緣子的狀況下，6層的橫擔(dān)桿塔可以實(shí)現(xiàn)103kA的反擊耐雷的水準(zhǔn)。中國(guó)的部分地區(qū)一個(gè)塔四回路線路的耐張串應(yīng)用17-18片F(xiàn)C160/155類型的玻璃絕緣子，而直線串則應(yīng)用SGX3-100/220類型的合成的絕緣子，這大概與17片F(xiàn)C160/155類型的玻璃絕緣子的絕緣性能相當(dāng)，這足以確保桿塔的耐雷水平足夠。

3.4 使用線路懸式氧化鋅避雷器

從上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始，在國(guó)內(nèi)，展開(kāi)了對(duì)氧化鋅避雷器的研究，從而應(yīng)用于減少線路雷擊事故，目前，已成功使用在輸電線路上。長(zhǎng)時(shí)間的正常工作表明，在輸電線上應(yīng)用路氧化鋅避雷器可以明顯的預(yù)防繞擊以及反擊。自2004年以來(lái)，中國(guó)部分地區(qū)220kV輸電線路廣泛采用復(fù)合的外套金屬型氧化物避雷器，重點(diǎn)針對(duì)的是偏遠(yuǎn)地區(qū)以及容易雷擊跳閘的線路?，F(xiàn)在，一個(gè)塔多回路線路頂層兩個(gè)回路的上、中、下三相，都需要安置氧化鋅避雷器。安置之后線路就沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)雷擊跳閘的事故。人工合成的外套避雷器的本體以及串聯(lián)間隙兩部分組成氧化鋅避雷器。合成的外套避雷器的本體由ZnO的電阻片固定，此電阻片擁有良好的伏安特性。而串聯(lián)間隙是空氣間隙、環(huán)電極以及護(hù)線條三部分組成。串聯(lián)間隙的間距在850-900mm范圍內(nèi)。避雷器的本體低壓端下的法蘭通過(guò)桿塔以及螺栓連接在一起，而高壓端上的法蘭采用放電環(huán)以及螺栓連接在一起。

4 結(jié)語(yǔ)

在諸多城市中，220kV同塔多回路架空線路需跨較多交通設(shè)施，使得桿塔高明顯增加，造成雷擊跳閘率升高。因此，需要選擇各類的防雷技術(shù)手段，以使得雷擊的跳閘率得以有效減少。通過(guò)本文的分析研究可得出，當(dāng)桿塔接地電阻小于5Ω時(shí)，對(duì)線路防雷性能有較小影響，桿塔高對(duì)防雷水平有很大影響，并且減小地線的保護(hù)角、提高線路絕緣性能配置以及采用線路懸式氧化鋅避雷器，均可使雷擊的跳閘率得以有效降低，以期望在同塔多回路線路中可以得到推廣運(yùn)用。

[1]王小麗,孟毓,朱秋展.同塔多回路架空輸電線路鐵塔塔型研究[J].華東電力,2008(36).

[2]黃愛(ài)華,鄭旭,錢廣忠.同桿并架多回路技術(shù)的應(yīng)用[J]. 華東電力,2008(36).

[3]張 嘉旻 ,葛榮良.同塔多回路輸電技術(shù)特點(diǎn)及其應(yīng)用分析[J]. 華東電力,2007(35).

楊瑞(1989—),男,本科,現(xiàn)在主要從事輸電線運(yùn)行及維護(hù)工作。