輸電線路防雷技術(shù)應用分析

1、.輸電線路防雷技術(shù)應用分析 趙 榮 貴州顧問公司安順供電局 561000摘  要我局處于貴州電網(wǎng)中部地區(qū)，現(xiàn)管轄110kV、220kV輸電線路共計1348.545kM，因我局特殊的地理位置和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使我局在“黔電送粵”重大戰(zhàn)略實施中處于重要的地位。安順地區(qū)電網(wǎng)位于貴州中西部高原地區(qū)，海拔高度在1000 至1300米之間，年均雷暴日在48 天以上，雷暴活動較為頻繁。隨著國家實施西部大開發(fā)“黔電送粵”重大戰(zhàn)略，安順電網(wǎng)發(fā)展極為迅速，輸電線路里程不斷增長。隨著輸電線路里程的不斷增長，雷擊線路絕緣子故障造成的線路跳閘故障也不斷增加，從各年線路跳閘統(tǒng)計來看，線路雷擊引起的跳閘占總跳閘次數(shù)的8

2、0%以上，雷擊線路跳閘已成為影響電網(wǎng)安全可靠穩(wěn)定運行的主要原因之一。近年來，我局在輸電線路防雷工作上做了大量工作，從進行工頻接地電阻超大桿塔接地網(wǎng)的改造到對部分線路易雷擊地段桿塔加裝單針負角保護，逐漸發(fā)展到采用安裝線路避雷器、多針綜合防雷裝置等新的技術(shù)措施，線路防雷技術(shù)不斷進步，取得了一定的防雷效果。并且隨著我局電網(wǎng)的發(fā)展，線路上將繼續(xù)采取新的防雷技術(shù)措施, 本文通過對過去多年以來我局輸電線路上采取的各種防雷技術(shù)手段和防雷效果的分析比較，為今后輸電線路的防雷提供參考。關(guān)鍵詞輸電線路、線路型MOA、綜合防雷裝置、接地電阻第一作者：趙榮工作單位：貴州省安順供電局通訊地址：貴州省安順市南華路#64郵

3、編：561000聯(lián)系電話：138853711861  前言    隨著國家實施西部大開發(fā)“黔電送粵”重大戰(zhàn)略，貴州電網(wǎng)發(fā)展極為迅速，輸電線路里程不斷增長。    我局位于貴州電網(wǎng)中部地區(qū)，現(xiàn)管轄110kV、220kV 輸電線路共計1348.545kM，因我局特殊的地理位置和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使我局在“黔電送粵”重大戰(zhàn)略實施中處于重要的位置。安順地區(qū)電網(wǎng)位于貴州中西部高原地區(qū)，海拔高度在1000 至1300 米之間，年均雷暴日在48 天以上，雷暴活動較為頻繁。隨著輸電線路里程的不斷增長，雷擊線路絕緣子故障造成的線路跳閘故障也不斷增加，

4、從歷年線路跳閘統(tǒng)計來看，線路雷擊引起的跳閘占總跳閘次數(shù)的80%以上，雷擊線路跳閘已成為影響電網(wǎng)安全可靠穩(wěn)定運行的主要原因之一。    近年來，我局在輸電線路防雷工作上做了大量工作，從進行桿塔不合格接地網(wǎng)的改造到對部分線路易雷擊地段桿塔加裝單針負角保護，逐漸發(fā)展到采用安裝線路避雷器、多針綜合防雷裝置等新的技術(shù)措施，線路防雷技術(shù)不斷進步，取得了一定的防雷效果。并且隨著我局電網(wǎng)的發(fā)展，線路上將繼續(xù)采取新的防雷技術(shù)措施，總結(jié)切實可靠的防雷技術(shù)措施，探索應用新的防雷技術(shù)，已成為目前提高輸電線路安全可靠運行的重要課題。本文通過對過去多年以來我局輸電線路上采取的各種防雷技術(shù)手段

5、和防雷效果的分析比較，為今后輸電線路的防雷提供參考。2  防雷技術(shù)措施應用情況2.1 對桿塔接地網(wǎng)進行修復改造    進一步降低桿塔（特別是接地電阻值超大的桿塔）接地電阻，使桿塔接地良好，是提高桿塔耐雷水平首要考慮的問題。我局每年均投入大量的人力、物力、財力進行桿塔接地電阻值的改造大修工作。進行桿塔接地網(wǎng)改造的依據(jù)有：    （a）接地電阻超大的桿塔，我們每兩年均要進行一次所有線路桿塔的接地電阻檢測工作，對于接地電阻超大的桿塔均列入改造大修計劃，在排列大修計劃時，對于變電站進出線路兩公里范圍內(nèi)的桿塔接地電阻，在規(guī)程充許的范圍

6、內(nèi)進一步作了嚴格的控制，要求不得超過10,以保證該段桿塔具有較好的耐雷水平。對于少數(shù)易遭受雷擊、桿塔所處位置地質(zhì)條件較差，土壤電阻率在2000?m以上時，仍要求桿塔的接地電阻值不得超過20。同時為保障所測接地電阻值具有較高的準確性，能正確指導對桿塔接地網(wǎng)進行的改造大修，我們通過多年的檢測分析后認為采用三極布線法進行接地電阻的檢測，其值較為準確，而采用鉗式接地電阻測量儀進行接地電阻檢測誤差較大，因此我局輸電線路桿塔接地電阻測量方法一直是三極布線法。在接地電阻的檢測過程中，除按正確方向進行電流極和電壓極的布線外，要求同一基桿塔的不同塔腿也須進行檢測，使測量值更加趨于合理。  &

7、#160; （b）接地網(wǎng)斷裂的桿塔，輸電線路桿塔處于野外，無法避免接地網(wǎng)受到人為破壞和自然銹蝕等情況造成的桿塔接地引下線斷裂、接地網(wǎng)露筋、斷裂等，對于出現(xiàn)的情況，須及時進行改造修復，桿塔接地網(wǎng)修復后，應進行一次接地電阻值的測量，確認桿塔接地是否保持良好。    （c）接地網(wǎng)銹蝕的桿塔，輸電線路桿塔接地網(wǎng)埋于土壤中，相對不同土質(zhì)，因?qū)拥鼐W(wǎng)的腐蝕程度不同，接地網(wǎng)的銹蝕程度也不同。對于排水性、通氣性差而保持水分能力大的粘土和淤泥及細泥土壤比排水性和通氣性良好的粗粒土壤銹蝕嚴重。接地網(wǎng)受到嚴重腐蝕后，將導致接地電阻增加。架空線路運行規(guī)程規(guī)定對于桿塔接地網(wǎng)的開挖檢查周期是

8、5 年，我們在進行檢查中發(fā)現(xiàn)部分投運達10 年以上的線路，接地網(wǎng)開挖檢查后均發(fā)現(xiàn)不同程度銹蝕，表現(xiàn)為圓鋼在土壤中的腐蝕以銹層形式發(fā)展，成層狀、樹皮狀，使圓鋼層分離銹蝕，嚴重情況為大塊大塊的完全連續(xù)的銹層脫離圓鋼本體，使10mm的圓鋼僅有2mm 直徑，甚至銹蝕斷裂，斷裂處兩端成針狀。    進行桿塔接地電阻改造，可防止雷擊桿塔或避雷線時造成桿塔項端電位升高，導線反擊發(fā)生引起的絕緣子閃絡(luò)放電跳閘。但是對于可能發(fā)生的繞擊雷引起的過電壓絕緣子閃絡(luò)放電跳閘，仍無法避免，因此仍需采取其它措施預防繞擊雷的產(chǎn)生。2.2 加裝單針負角保護   

9、0; 我局于90 年代中期在110kV 普六、回線、普牽I、回線、220kV 站普I 回線試驗安裝單針負用保護，預防桿塔部位繞擊雷的發(fā)生。安裝情況如圖一所示。該針安裝時沿桿塔頂位地線支架（地擔）向線路外側(cè)水平伸出，安裝運行一年后，發(fā)現(xiàn)在部分接地不良的桿塔反而造成雷擊次數(shù)增加，于是即停止了試用。從使用的情況來看，該措施必須保障桿塔接地電阻值較小，才能保證針尖落雷時桿頂電位升高不大，否則將取到相反的引雷作用。圖一：單針負角保護安裝示意圖2.3 安裝線路型氧化鋅避雷器（簡稱線路型MOA）    線路型MOA 是目前我局輸電線路上采用的有效而穩(wěn)妥的防雷技術(shù)措施，安裝情況如

10、圖二所示。線路型MOA 的采用，不僅可以防止反擊導致的絕緣子閃絡(luò)跳閘故障，而且能防止繞擊導致的絕緣子閃絡(luò)跳閘故障，具有很高的可行性。圖二：線路型MOA安裝示意圖     我局于2000年起開始采用安裝線路型MOA，最初使用在220kV盤普回206 線路，現(xiàn)在已分別在220kV盤普回、引兩、回，110kV陽華線、兩華線、普織新線安裝掛網(wǎng)運行220kV避雷器51 支，110kV避雷器21 支。自2000 年安裝以來，我所安裝的避雷器累計動作35 次，起到了很好的防雷保護作用，達到了預期的安裝效果。已安裝掛網(wǎng)運行避雷器數(shù)量及防雷保護動作情況見表一：表一：安順供電局輸電線

11、路避雷器掛情況一覽表    從實際應用情況來看，取得了很好的防雷效果。但是從已安裝掛網(wǎng)運行的避雷器保護情況來看，線路型避雷器的保護范圍比較有限，通常只能對安裝桿塔進行有效的保護，而對于相鄰桿塔落雷時，其保護效果較小或甚至不能保護，線路型MOA 的保護范圍受雷電波幅值、線路檔距、線路電壓等級等影響，須進一步的研究和探討。因此在進行避雷器的安裝前，應結(jié)合線路各年的雷擊情況，線路沿過地區(qū)的地形、地貌、地質(zhì)等情況綜合考慮合理選擇安裝桿塔，使其達到針對性的保護效果。由于線路型MOA 在雷電過電壓放電時其放電電流不高，因此對于桿塔接地電阻要求控制條件可以放寬，一般30以下可不

12、考慮進行接地網(wǎng)的發(fā)造。    近年來，隨著我局線路MOA 使用數(shù)量的增加，相應地帶來了線路MOA 運行維護工作的問題，如預防MOA 內(nèi)部ZnO 閥片老化導致的“熱崩潰”、爆炸等故障。硅橡膠合成絕緣護套及合成串聯(lián)間隙老化、積污導致泄漏電流增加等問題，針對可能出現(xiàn)的問題，應開展相應的試驗、檢測、運行維護工作，如開展紅外線成像儀發(fā)熱檢測、避雷器本體絕緣電阻的測試、硅橡膠合成絕緣護套和串聯(lián)間隙合成絕緣子的清掃、硅橡膠粉化程度的檢查等工作，以避免因避雷器故障或老化造成的線路故障的發(fā)生。2.4 安裝綜合防雷裝置    綜合防雷裝置為多針系統(tǒng)，該裝

13、置的防雷原理與單針負角保護作用基本一致，主要是防止繞擊雷造成絕緣子閃絡(luò)引起的跳閘故障。安裝情況如圖三所示。圖三：綜合防雷裝置安裝示意圖     我局于2003年開始在220kV盤普回安裝試用，共選擇14 基鐵塔安裝了14 組，2005 年又在220kV引兩I、II 回安裝8 組，安裝后，所安裝鐵塔未發(fā)生雷擊絕緣子閃絡(luò)故障，但是由于使用時間不長，其防雷效果也難以確定。從有關(guān)技術(shù)方面資料來看，該裝置的防雷原理為放射的多針系統(tǒng)可以改善塔頂?shù)碾妶龇植?，在雷云電場作用下會在其上方產(chǎn)生一定的正空間電荷，這些空間電荷將具有一定的屏蔽作用，使得塔頂電場得到改善后，不容易引發(fā)向上的

14、迎面先導，可以避免桿塔頂部高空定位的高幅值雷云降落到桿塔身。但是對于低空臨近桿塔上方的雷云，其強烈的針尖局部電場會促使該裝置接閃，可見綜合防雷裝置具有一定的“避雷針”作用，當出現(xiàn)這種情況時要求桿塔的接地電阻要?。ㄓ械膹S家技術(shù)要求不高于15），否則將導致桿頂電位升高，可能發(fā)展成絕緣子雷擊閃絡(luò)跳閘故障。3  今后的應用發(fā)展方向    從歷年輸電線路已采取的防雷技術(shù)措施運行情況來看，進行桿塔不合格接地網(wǎng)的改造和安裝線路避雷器是行之有效的防雷技術(shù)措施。而加裝負角保護及綜合防雷裝置，受桿塔接地電阻值限制較大，特別是由于我局處于貴州中西部高原山區(qū)，喀斯特地貌發(fā)育較為集中，從歷次雷擊情況來看，雷擊點桿塔多處于山區(qū)且地形地貌惡烈，地質(zhì)不良的巖石區(qū)域，進行接地網(wǎng)改造往往很難降低桿塔接地電阻，因此負角保護和綜合防雷裝置的使用受到一定條件的限制，而從現(xiàn)在已掌握的運行經(jīng)驗來看，采用安裝避雷器并進行桿塔接地網(wǎng)的改造是比較穩(wěn)妥的防雷措施，將作為今后我們輸電線路防雷技術(shù)的應用發(fā)展方向。     但是，線路型MOA 因保護范圍的不確定性，且安裝投資較高，以及今后須進行必要的運行維護等，因此在進行安裝時應具有針對性的進行選點。隨著將來雷電衛(wèi)星定位系統(tǒng)的建成，結(jié)合該系統(tǒng)，可以科學地掌握輸電線路沿線雷電活動狀況，使線路的防