110kV架空輸電線(xiàn)路的防雷措施探討

于達(dá) 陳康

接 要 雷電是造成110kV架空輸電線(xiàn)故障的主要原因，研究110kV架空輸電線(xiàn)路的防雷措施，對(duì)確保電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量具有十分重要的意義。本文對(duì)110kV架空輸電線(xiàn)路的常用防雷措施進(jìn)行了梳理，深入分析了各種防雷措施的不足，提出了一種能夠徹底解決110kV架空輸電線(xiàn)路雷電防護(hù)問(wèn)題的新產(chǎn)品棒形懸式限壓器。

關(guān)鍵詞 110kV架空輸電線(xiàn)路;防雷;避雷器;限壓器

引言

110kV架空輸電線(xiàn)路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用。與配電線(xiàn)路相比，110kV輸電線(xiàn)路的影響范圍廣，對(duì)供電安全性和可靠性的要求更高。由于 110kV架空輸電線(xiàn)路選址多為山區(qū)，地勢(shì)較高、土壤電阻率高，因此十分容易遭受雷擊事故。雷電成為110kV架空輸電線(xiàn)故障的重要原因，嚴(yán)重影響到了供電安全和電能質(zhì)量。因此，研究110kV架空輸電線(xiàn)路的防雷措施，對(duì)確保電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量具有十分重要的意義。

1110kV架空輸電線(xiàn)路的常用防雷措施

目前，110kV架空輸電線(xiàn)路的雷害防護(hù)措施主要有以下幾種：

1.1 架設(shè)避雷線(xiàn)

架設(shè)避雷線(xiàn)是高壓線(xiàn)路防雷的基本措施。避雷線(xiàn)具有以下功能：防止雷電直擊導(dǎo)線(xiàn);雷擊塔頂時(shí)對(duì)雷電流有分流作用，減少流入桿塔的雷電流，使塔頂電位降低;對(duì)導(dǎo)線(xiàn)有耦合作用，降低雷擊桿塔時(shí)塔頭絕緣上的電壓;對(duì)導(dǎo)線(xiàn)有屏蔽作用，降低導(dǎo)線(xiàn)上的感應(yīng)過(guò)電壓[1]。

1.2 使用線(xiàn)路避雷器

避雷器動(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。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在雷電多發(fā)地段的線(xiàn)路上安裝線(xiàn)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(xiàn)路侵入變電站，可在線(xiàn)路的終端塔再安裝一組避雷器。

1.3 使用并聯(lián)保護(hù)間隙

在絕緣子兩端并聯(lián)保護(hù)間隙，是利用“疏導(dǎo)”式的防雷原理，使雷擊閃絡(luò)發(fā)生在保護(hù)間隙上，接續(xù)的工頻電弧在保護(hù)間隙的引弧角上燃燒，遠(yuǎn)離線(xiàn)路絕緣子和導(dǎo)線(xiàn)，確保絕緣子和導(dǎo)線(xiàn)不被燒損。

1.4 架設(shè)耦合地線(xiàn)

在導(dǎo)線(xiàn)下方架設(shè)耦合地線(xiàn)的分流和耦合作用，使線(xiàn)路耐雷水平提高。耦合地線(xiàn)的作用主要有兩個(gè)：一是增大避雷線(xiàn)與導(dǎo)線(xiàn)之間的耦合系數(shù)，從而降低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。

1.5 提高線(xiàn)路耐雷水平，加強(qiáng)線(xiàn)路絕緣

對(duì)于個(gè)別特殊區(qū)段和一些雷擊頻繁地區(qū)，可適當(dāng)加強(qiáng)線(xiàn)路的絕緣配合，以提高其耐雷水平。

1.6 降低桿塔接地電阻

一般來(lái)說(shuō)，接地電阻與耐雷水平呈反比，因此，應(yīng)根據(jù)各地土壤性質(zhì)和電阻率把控塔桿的接地電阻水平，提升耐雷水平。

2110kV架空輸電線(xiàn)路常用防雷措施的不足

上述各種110kV線(xiàn)路防雷措施都具有各自的不足。

2.1 避雷線(xiàn)

避雷線(xiàn)對(duì)繞擊雷沒(méi)有防護(hù)作用。

2.2 線(xiàn)路避雷器

無(wú)間隙避雷器長(zhǎng)期承受系統(tǒng)電壓，避雷器本體的非線(xiàn)性電阻在電壓作用下產(chǎn)生泄漏電流，泄漏電流長(zhǎng)期流通導(dǎo)致閥片發(fā)熱老化。線(xiàn)路避雷器需要長(zhǎng)時(shí)間受雨霧侵襲和陽(yáng)光照射，雨霧侵襲容易使閥片受潮而加大泄漏電流，陽(yáng)光照射能夠加速避雷器閥片的溫升老化。因此，無(wú)間隙避雷器容易各種因素影響下形成惡性循環(huán)式的老化，老化閥片的絕緣能力嚴(yán)重降低后形成系統(tǒng)永久短路，進(jìn)而造成嚴(yán)重的停電事故。

帶間隙避雷器的缺陷：不同的絕緣子對(duì)應(yīng)的串聯(lián)間隙距離不同，每種絕緣子對(duì)應(yīng)的間隙距離都要根據(jù)試驗(yàn)單獨(dú)確定，設(shè)計(jì)過(guò)程煩瑣，互換性差。安裝時(shí)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)串聯(lián)間隙的距離，安裝難度大，容易因?yàn)殚g隙距離安裝的不準(zhǔn)確造成避雷器失效[2]。

2.3 保護(hù)間隙

因?yàn)樾枰褪芎褪鑼?dǎo)系統(tǒng)短路故障大電流，產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度和安裝控制工藝非常高。疏導(dǎo)工頻續(xù)流類(lèi)產(chǎn)品雖然能保護(hù)絕緣導(dǎo)線(xiàn)不斷線(xiàn)，但并不能阻止線(xiàn)路發(fā)生雷擊接地故障，綜合保護(hù)性能低。

2.4 耦合地線(xiàn)

但對(duì)于老舊線(xiàn)路，因其受桿塔強(qiáng)度、對(duì)地安全距離、交叉跨越及線(xiàn)路下方的交通運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊?，架設(shè)耦合地線(xiàn)對(duì)于舊線(xiàn)路不易實(shí)施。

2.5 提高線(xiàn)路耐雷水平，加強(qiáng)線(xiàn)路絕緣

線(xiàn)路的電壓等級(jí)確定后，線(xiàn)路的絕緣水平也就確定了。從經(jīng)濟(jì)方面及與其他設(shè)備的絕緣配合考慮，不可能大范圍大幅度地增加線(xiàn)路的絕緣水平。

2.6 降低桿塔接地電阻

在山區(qū)或戈壁等環(huán)境的桿塔，地下有很多巖石，即使使用降阻劑也難以將接地電阻降到理想的數(shù)值。

3110kV架空輸電線(xiàn)路用棒形懸式限壓器

由上述分析可知，現(xiàn)有的各種110kV線(xiàn)路防雷措施都具有各自的缺陷。為了徹底解決110kV架空輸電線(xiàn)路防雷的問(wèn)題，山東迅實(shí)電氣有限公司研發(fā)了一種新型的產(chǎn)品，即110kV架空輸電線(xiàn)路用棒形懸式限壓器。

棒形懸式限壓器是一種集成懸式絕緣子與帶外串聯(lián)間隙避雷器于一體的新型防雷裝置，兼具懸式絕緣子懸掛導(dǎo)線(xiàn)的功能和帶外串聯(lián)間隙避雷器限制過(guò)電壓并抑制工頻續(xù)流的保護(hù)功能，能夠限定線(xiàn)路遭受雷擊時(shí)的對(duì)地閃絡(luò)路徑，且不需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)間隙距離，可維持放電動(dòng)作電壓穩(wěn)定，相比現(xiàn)行的線(xiàn)路避雷器和絕緣子分體設(shè)計(jì)、合體安裝的方式，具有安裝簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定、綜合質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，適合在110kV架空輸電線(xiàn)路上應(yīng)用，對(duì)提高線(xiàn)路可靠性、提升線(xiàn)路整體運(yùn)營(yíng)效益具有重要意義[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

110kV架空輸電線(xiàn)路的雷電防護(hù)是關(guān)系到110kV系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要問(wèn)題?，F(xiàn)有的防雷措施都有各自的不足。棒形懸式限壓器是一種集成懸式絕緣子與帶外串聯(lián)間隙避雷器于一體的新型防雷裝置，對(duì)提升110kV架空輸電線(xiàn)路可靠性、提升線(xiàn)路整體運(yùn)營(yíng)效益具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 江紅慶，徐成林，李來(lái)宏.110kV線(xiàn)路遭雷擊故障分析及防范措施[J].冶金動(dòng)力，2016（1）：15-17.

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[3] 樊星，董勤曉，楊耀，等.復(fù)合外套金屬氧化物限壓器的應(yīng)用前景[J].華東電力，2012（8）：1441-1445.