淺談?shì)旊娋€路防雷改進(jìn)措施.doc

淺談?shì)旊娋€路防雷改進(jìn)措施,綜合做好線路防雷工作摘 要：輸電線路防雷是一項(xiàng)既復(fù)雜而又艱巨的工作，目前尚未有一種措施可以完全解決線路防雷問(wèn)題。本文結(jié)合茂名供電局110kV良潘線防雷措施改造后運(yùn)行狀況和統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析其防雷措施效果，對(duì)各類防雷措施的作用作了探討和評(píng)價(jià)，指出各類防雷措施需綜合使用才能達(dá)到較好的防雷效果；同時(shí)結(jié)合當(dāng)前防雷研究成果和防雷思想，對(duì)輸電線路防雷措施提出新的建議，從各方面綜合做好線路防雷工作，提高茂名地區(qū)輸電線路耐雷水平。 關(guān)鍵詞：輸電線路 防雷 改進(jìn)措施 建議 綜合 前 言：茂名電網(wǎng)處于雷電活動(dòng)頻繁區(qū)，雷擊故障每年常有發(fā)生，且受輸電線路運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備性能逐年下降及環(huán)境變化等因素的影響，某些線路雷擊跳閘次數(shù)有所增加。表1對(duì)茂名供電局2005-2009外力破壞跳閘進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。由表1可知，2005-2009年間，雷擊跳閘次數(shù)占總跳閘次數(shù)基本維持60%85%的比例；此外，2010年1-5月份，受強(qiáng)烈雷電活動(dòng)影響，線路雷擊跳閘次數(shù)比往年明顯增多，這說(shuō)明了雷擊故障仍是影響電網(wǎng)安全的重要因素之一。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展和對(duì)電網(wǎng)供電可靠性要求的日益提高，改善防雷措施，提高線路耐雷水平對(duì)保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電可靠性有重要作用。本文將主要就110kV良潘線防雷措施改造運(yùn)行狀況，探索如何改進(jìn)防雷措施，綜合做好防雷工作，提高線路耐雷水平。 表1：茂名供電局2005-2009外力破壞跳閘統(tǒng)計(jì)表 1、110kV良潘線基本概況和防雷措施改造情況 1.1 110kV良潘線基本概況 110kV良潘線由高州良德水電站至潘州變電站，全長(zhǎng)30.2km，全線共有桿塔113基，全線導(dǎo)線采用LGJ-70/10鋼芯鋁絞線，地線采用單根GJ-35鋼絞線； 95-113桿塔段架設(shè)雙避雷線，設(shè)計(jì)污區(qū)為一級(jí)污區(qū)。良潘線90%的線路桿塔位于山地或丘陵地帶，且該地區(qū)屬雷電多發(fā)的地段。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，該地區(qū)每年雷暴日均在80至100個(gè)之間，自投運(yùn)以來(lái)，良潘線多次發(fā)生雷擊跳閘事故，占該線路每年跳閘總數(shù)的70%以上，不能滿足線路安全可靠運(yùn)行的要求。 1.2 110kV良潘線防雷措施改造情況 （1）線路投運(yùn)時(shí)全線采用瓷質(zhì)絕緣子，經(jīng)多年運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)大量的低值和零值絕緣子，影響了設(shè)備安全運(yùn)行，于1995年全線更換為合成絕緣子。 （2）1998年對(duì)全線桿塔進(jìn)行接地網(wǎng)改造，采用12圓鋼重新埋設(shè)接地網(wǎng)。 （3）2000年對(duì)49、50、100、101、102、103號(hào)共5基桿塔安裝了氧化鋅避雷器。 （4）2001年對(duì)全線的架空地線與接地引下線及接地棒的連接方式進(jìn)行改進(jìn)。 （5）2004年4月將全線的合成絕緣子更換為玻璃絕緣子。 2、輸電線路防雷改進(jìn)措施效果探索研究 2.1架設(shè)雙避雷線或避雷針，減小保護(hù)角。 避雷線是架空線路最基本的防雷措施之一。架設(shè)避雷線，能減少雷電直擊導(dǎo)線的概率，同時(shí)通過(guò)改善避雷線對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)角，可以減少繞擊導(dǎo)線的概率。表2列舉了良潘線1995年至2009年雷擊跳閘情況。 表2：110kV良潘線1995-2009年雷擊跳閘故障統(tǒng)計(jì) 由表2可知，良潘線19952005年10年間，雷擊跳閘總數(shù)為26次，年平均雷擊故障率高達(dá)9次(100 km.a)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，雷擊故障點(diǎn)多為架設(shè)單避雷線的#1-#94桿段，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和故障統(tǒng)計(jì)分析可知，其主要原因是良潘線全線僅使用單根避雷線作為防雷保護(hù)，防雷保護(hù)角偏大，導(dǎo)致防雷效果較差。 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，避雷線的防雷效果在平原地區(qū)是很好的。但在山區(qū)，由于地形、地貌的影響，常出現(xiàn)繞擊、側(cè)擊等避雷線屏蔽失效的現(xiàn)象；山區(qū)是多雷區(qū)，同時(shí)也是易繞擊區(qū)，要減少繞擊率，只有減少保護(hù)角，但在現(xiàn)有的鐵塔上減少保護(hù)角的可行性不大，減少保護(hù)角必須從設(shè)計(jì)開始。對(duì)于新設(shè)計(jì)線路，可考慮在雷電易擊段采用負(fù)保護(hù)角設(shè)計(jì)，必要時(shí)采用三避雷線。而對(duì)于運(yùn)行線路，可考慮在橫擔(dān)端部的外側(cè)向裝設(shè)避雷針來(lái)加強(qiáng)防雷效果?，F(xiàn)良潘線大修技改項(xiàng)目中，將全線架設(shè)雙避雷線，以改善防雷效果。 2.2 降低桿塔接地電阻和改善雷電泄流通道 桿塔接地電阻是影響塔頂電位的重要參數(shù)，對(duì)一般高度的桿塔，當(dāng)桿塔型號(hào)、尺寸與絕緣 子型號(hào)和數(shù)量確定后，降低桿塔接地電阻對(duì)提高架空送電線路耐雷水平、減少反擊概率是非常有效的。 2.2.1 改造地網(wǎng) 改造地網(wǎng)能有效降低村塔接地電阻。由于良潘線部分桿塔的接地電阻值超標(biāo)，且地網(wǎng)銹蝕情況相對(duì)嚴(yán)重，因此， 1998年，對(duì)全線桿塔的地網(wǎng)進(jìn)行改造，重新用12圓鋼作為接地體并嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定施工，以確保線路桿塔接地電阻值滿足線路運(yùn)行要求。經(jīng)地網(wǎng)改造后，從表2中對(duì)比1998-2009年數(shù)據(jù)來(lái)看,雷擊跳閘次數(shù)并沒(méi)有下降，防雷效果并不明顯，但另一方面也說(shuō)明了對(duì)于良潘線,其反擊雷機(jī)率較小，繞擊雷機(jī)率較大，從而能有效指導(dǎo)我們的防雷工作方向。 2.2.2 改善雷電泄流通道 雷電泄流通道因接觸不良形成的電阻，會(huì)增加桿塔接地系統(tǒng)的電阻值，使良好的接地體難以發(fā)揮作用。在運(yùn)行維護(hù)中發(fā)現(xiàn)從避雷線到接地體之間的中間環(huán)節(jié)會(huì)存在接觸不良甚至斷開的現(xiàn)象。在測(cè)量中，往往只關(guān)心接地體本身的電阻，而經(jīng)常忽略接地體與桿塔的連接情況，造成雷電泄流通道不暢，難以很好地將雷電流引入大地，削弱防雷效果。 由于改造地網(wǎng)后,良潘線的防雷效果并不明顯，同時(shí)考慮到可能會(huì)是雷電流反擊而造成線路跳閘情況， 2001年，對(duì)全線架空地線與接地引下線、接地棒的連接方式進(jìn)行改進(jìn)，采用螺絲連接方式增加三者相互間的接觸面積，以確保雷電流的泄流通道暢通。對(duì)比2001-2009年數(shù)據(jù)可知，此防雷措施仍未十分有效，需要從其他方面改進(jìn)防雷措施。 2.3 安裝線路避雷器 在易受雷擊且較為重要的區(qū)段及修復(fù)較為困難的桿塔如大跨越或高塔桿塔等安裝線路避雷器，設(shè)置雷電快速釋放通道,是一項(xiàng)較為有效的防雷措施。線路型避雷器與絕緣子串并聯(lián)，其沖擊放電電壓和殘壓均低于絕緣子串的放電電壓。當(dāng)雷擊桿塔或繞擊導(dǎo)線在絕緣子串兩端產(chǎn)生的過(guò)電壓超過(guò)避雷器的放電電壓時(shí)，避雷器首先動(dòng)作導(dǎo)通，釋放雷電流，之后在工頻電壓下呈現(xiàn)高阻，工頻續(xù)流截?cái)?，從而達(dá)到保護(hù)絕緣子的目的。目前的氧化鋅線路避雷器性能穩(wěn)定可靠，能較好地發(fā)揮釋放雷電過(guò)電壓的作用，有效地保護(hù)線路絕緣子和導(dǎo)線不被雷電電弧損壞。 良潘線90%的桿塔處于雷電活動(dòng)較強(qiáng)烈的山地或丘陵地帶，結(jié)合其運(yùn)行情況及桿塔所在位置進(jìn)行了綜合分析后， 2000年1月，在易受雷擊段的49、50、100、101、102、103號(hào)桿塔上安裝了氧化鋅線路避雷器。 經(jīng)2000-2010年線路運(yùn)行結(jié)果和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，安裝了線路避雷器的桿塔未再出現(xiàn)故障點(diǎn)，但未安裝線路避雷器的其它桿塔仍受到雷擊而引起線路跳閘故障，個(gè)別故障點(diǎn)甚至是出現(xiàn)在44、110號(hào)桿，這種情況主要是因?yàn)檠趸\線路避雷器的保護(hù)范圍過(guò)小，不能對(duì)全線進(jìn)行保護(hù)，由于經(jīng)濟(jì)效益因素原因，全線裝設(shè)線路避雷器并不可行，只能選擇性地使用線路避雷器，仍需探索其他有效防雷措施。 2.4加強(qiáng)線路絕緣 增加線路的外絕緣，有利于提高絕緣子的閃絡(luò)電壓和線路的耐雷水平，降低雷擊跳閘率。同時(shí)爬距的增大，有利于防止污閃，一舉兩得。 良潘線在投運(yùn)時(shí)全線采用瓷質(zhì)絕緣子，直線桿塔絕緣子型式為XP4.5，耐張桿塔絕緣子型式為XP7。由于投運(yùn)年限已久，線路存在大量的低值和零值絕緣子，影響了設(shè)備安全運(yùn)行，同時(shí)增加了檢修工作量，經(jīng)過(guò)分析后研究決定，在1995年10月全線更換為FXB-110/100型合成絕緣子，但后來(lái)經(jīng)運(yùn)行結(jié)果表明，合成絕緣子對(duì)于線路防雷工作未能起到有效作用。根據(jù)有關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)比較了各型號(hào)絕緣子的有關(guān)技術(shù)參數(shù)后，在2004年4月，將良潘線全線合成絕緣子更換為玻璃絕緣子，即直線桿塔為L(zhǎng)XHY570型、耐張桿塔為L(zhǎng)XHY5100型絕緣子。更換后運(yùn)行結(jié)果表明，雖然沿線發(fā)生了多次雷擊情況，且附近有多條線路發(fā)生雷擊跳閘事故，但至2005年4月止，良潘線沒(méi)有發(fā)生雷擊跳閘事故，可見(jiàn)加強(qiáng)線路絕緣，采取耐雷水平較好的玻璃絕緣子，對(duì)提高線路耐雷水平有一定作用；同時(shí)玻璃絕緣子不需要進(jìn)行零值檢測(cè)，便于線路的運(yùn)行維護(hù)工作。因此，為有效降低線路雷擊跳閘率，建議在山地或丘陵地帶應(yīng)盡可能使用玻璃絕緣子。 3. 防雷措施新思路 在現(xiàn)有的防雷措施下，輸電線路仍存在一定的雷擊跳閘率和事故率，如良潘線經(jīng)過(guò)多次防雷措施改造后，近幾年仍不可避免出現(xiàn)雷擊故障，特別是2010年15月份，茂名高州地區(qū)線路多次出現(xiàn)雷擊跳閘故障，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且線路普遍處于高山峻嶺，難以迅速查找出雷擊故障點(diǎn)，消除線路缺陷，因此，進(jìn)一步研究經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型線路防雷保護(hù)措施是很有必要的。 3.1.絕緣子串的首末兩端使用大直徑絕緣子 線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，因雷擊損壞的絕緣子串中，多數(shù)是靠近兩端的一至三片絕緣子，第一片燒損最為嚴(yán)重、最多，而靠近橫擔(dān)側(cè)的比例更多。由高電壓理論可知，絕緣子串就尤如處在兩側(cè)“棒棒”的極不均勻電場(chǎng)中，如在絕緣子串的首末兩端使用大直徑絕緣子，可使絕緣子串所處電場(chǎng)較為均勻，不易擊穿，提高防雷水平，此方法與在合成絕緣子兩端裝設(shè)均壓環(huán)效果類似。同時(shí)，在絕緣子串的首末兩端使用大直徑絕緣子，當(dāng)雷電壓較強(qiáng)，絕緣子確實(shí)無(wú)法避免擊穿時(shí)，使得兩端絕緣子損壞而中間串不致?lián)p壞，特別是對(duì)外徑較小且一體性的合成絕緣子串來(lái)說(shuō)，效果將會(huì)更好；而在玻璃絕緣子串中，端部使用大外徑自爆式玻璃絕緣子，在受強(qiáng)電弧燒、灼損傷時(shí)自爆，非常容易發(fā)現(xiàn)，能使得工作人員及時(shí)找到故障，消除缺陷。 3.2 轉(zhuǎn)變防雷思想，采用并聯(lián)間隙，“疏導(dǎo)”防雷 傳統(tǒng)的防雷保護(hù)措施，其核心思想是盡可能地提高線路耐雷水平，減少雷擊跳閘率，我們稱之為“堵塞型”防雷保護(hù)方式。目前我國(guó)把線路雷擊跳閘率作為考核電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要指標(biāo)，導(dǎo)致電網(wǎng)企業(yè)害怕雷擊引起跳閘。但“堵塞”式防雷保護(hù)在經(jīng)濟(jì)效益上并不可行，且技術(shù)上難以實(shí)施。因此，一些防雷研究專家提出間隙防雷這種“疏導(dǎo)型”防雷保護(hù)方式，其核心思想是允許線路有一定的雷擊跳閘率，采用間隙裝置并聯(lián)于絕緣子上。并聯(lián)間隙結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、價(jià)格低廉，可保護(hù)絕緣子免遭電弧燒傷，提高線路重合成功率。因此，采用并聯(lián)間隙保護(hù)后，雷擊跳閘雖有所增加,但雷擊事故會(huì)大大降低，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，使用并聯(lián)間隙將會(huì)同時(shí)降低雷擊跳閘率，是傳統(tǒng)防雷措施的一種有力保充。目前，我國(guó)部分35-220kV線路安裝了并聯(lián)間隙防雷保護(hù)裝置，運(yùn)行情況良好； 500kV溪浦線開始安裝線路絕緣子并聯(lián)間隙防雷保護(hù)裝置，并于2010年6月1日掛網(wǎng)試運(yùn)行，由此可見(jiàn)，線路安裝并聯(lián)間隙防雷裝置，將會(huì)成為線路一種較有效的防雷措施，值得企業(yè)研究和應(yīng)用。 結(jié)束語(yǔ)：110kV良潘線防雷措施改造后運(yùn)行結(jié)果表明，減少線路保護(hù)角、降低線路接地電阻、改善雷電泄流通道、加強(qiáng)線路絕緣等防雷措施