輸電線路防雷改進(jìn)措施的研究

1、<p>　　輸電線路防雷改進(jìn)措施的研究</p><p>　　【摘要】：近幾年來，惠州電網(wǎng)中的事故以輸電線路的故障占大部分，輸電線路的故障又以雷擊跳閘占的比重最多，達(dá)到65%，，尤其是在山區(qū)的輸電線路中，線路故障基本上是由于雷擊跳閘引起的，所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障，進(jìn)而降低電網(wǎng)中事故的發(fā)生頻率。通過在惠州電網(wǎng)雷電活動頻繁地區(qū)的110 kV博金線上采用合成絕緣外套金屬氧化物避雷器改進(jìn)防雷措施

2、的研究，經(jīng)過試驗和實際運行，證明此改進(jìn)是成功、經(jīng)濟(jì)和有效的，雷擊跳閘次數(shù)由2006年的3次，降為2007年的1次，2008年和2009年6月的0次。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】： 輸電線路 防雷 接地 改進(jìn)措施 </p><p>　　中圖分類號： TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p>　　【前言】：經(jīng)過多年摸索，我局的輸電線路防雷措施基本上形成了一系

3、列行之有效的常規(guī)防雷方法，如降低接地電阻、架設(shè)避雷線、安裝自動重合閘、采用消弧線圈接地方式、加強(qiáng)線路絕緣等，但是對于一些山區(qū)線路，雷害十分頻繁，降低接地電阻又極其困難，而且費用高、工作量大，效果也受到一定的限制。在惠州電網(wǎng)中雷電活動頻繁的三個地區(qū)之一,有一條110 kV博金線經(jīng)過，該線路的一些塔位于高山大嶺上，這些塔在雷雨季節(jié)經(jīng)常遭受雷擊，造成線路跳閘。為了解決這個問題，在該線路N1～N69號桿塔上共安裝了18只合成絕緣外套金屬氧化物避

4、雷器，經(jīng)過兩年多的運行實踐和一系列的帶電監(jiān)測研究，證明這種改進(jìn)的防雷措施對于山區(qū)線路的防雷是經(jīng)濟(jì)、有效的。 </p><p>　　【正文】： 1線路的基本情況及改造情況 </p><p>　　1.1110 kV博金線的基本情況110 kV博金線位于大山深處，高山大嶺的線段約占50%，雷電活動非常頻繁，年雷電日在65日以上，每年由于雷擊而引起的故障占全年運行故障的20%左右.110 kV博金

5、線全長23.48 km，平地占20%，一般山地占30%，高山大嶺占50%。110 kV博金線是博羅地區(qū)重要的輸電線路，該線路又是雷擊事故較多的線路之一，由于有近一半在山頂上，所以雷擊點的查找以及瓷瓶串的更換極其困難，工作量很大。據(jù)資料介紹，雷擊是有選擇性的，線路全長一半左右無雷擊記錄，多雷區(qū)和易擊點約占全線的三分之一，加強(qiáng)多雷區(qū)和易擊點的防雷措施能顯著降低雷擊跳閘率，所以我們決定在110 kV博金線N7、N11、N15、 N26、N47

6、、N49安裝避雷器，以降低該線路的雷擊跳閘率。 </p><p>　　1.2110 kV博金線N1～N69塔的改進(jìn)情況 1.2.1接地的改善 </p><p>　　N1～N69塔中接地電阻值高的桿塔共有6基：N7、N11、N15、N26、N47、N49見表1。此段桿塔高山大嶺占50%，一般山地占30%，平地占20%；我們對該段的接地進(jìn)行了改善，重新埋設(shè)了接地引下線，對于接地土壤不好的采取了

7、換土措施、打角樁和添加降阻劑，較嚴(yán)重的采取了埋設(shè)連續(xù)伸長接地體的措施，工程實施后輸電桿塔的接地電阻有了明顯的降低。如表2所示 </p><p>　　表1 6基桿塔接地電阻值高的情況 </p><p>　　表26基桿塔改造前后接地電阻值的比較Ω </p><p>　　1.2.2加強(qiáng)線路絕緣 </p><p>　　對于這一段線路中所有的耐張桿塔零

8、值和自爆瓷瓶進(jìn)行了更換，并且對所有的直線桿塔(保證對地距離足夠的條件下) XP-7瓷質(zhì)絕緣子，改為采用FXB-110/100合成絕緣子。實施后的絕緣子爬電距離、泄漏比距大大提高,線路的絕緣水平也有較大幅度的提高。 </p><p>　　2避雷器的選擇及參數(shù)的確定 </p><p>　　2.1避雷器的選擇 </p><p>　　2.1.1選擇復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器由

9、于常用的避雷器是瓷外套，比較重，安裝不便，使用在線路上有一定的局限性，而且如果發(fā)生爆炸，它的碎片將危及臨近絕緣子的運行安全，所以必須選擇一種比較適合于線路上使用的避雷器。隨著國內(nèi)硅橡膠技術(shù)的發(fā)展，近些年研制成功的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器就是一種適合懸掛于線路桿塔上的避雷器，與傳統(tǒng)的瓷外套避雷器相比，它除去了笨重的外套，改用新型硅橡膠復(fù)合有機(jī)外套，因而它具有重量輕等優(yōu)點，甚至在復(fù)合外套避雷器損壞時能允許線路繼續(xù)運行，而其電氣特性、保護(hù)特性

10、方面大體與瓷外套避雷器相當(dāng)。表4是浙江某公司研制的110 kV復(fù)合外套氧化鋅避雷器的電氣特性。 </p><p>　　表4110 kV復(fù)合外套氧化鋅避雷器電氣特性kV </p><p>　　2.1.2選擇外部不串間隙的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器 </p><p>　　懸掛在線路桿塔上的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器有兩種：一種是外部帶間隙的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器(簡稱 G

11、MOA)；另一種是外部不串間隙的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器(WGMOA)。GMOA的外串間隙在線路正常運行時能夠隔離電網(wǎng)運行電壓，保持MOA不承受電壓，所以避雷器的額電壓可以選得較低，而且在MOA故障損壞時允許線路繼續(xù)運行，但是這種避雷器的保護(hù)特性較差，放電特性主要由間隙決定，其沖擊放電電壓比避雷器的殘壓要高得多。圖5給出了浙江某公司研制的110 kV等級帶串聯(lián)外間隙的避雷器的外間隙沖擊放電電壓的試驗結(jié)果。當(dāng)WGMOA懸掛在線路上運行時，

12、其運行狀況可隨時得到監(jiān)視，且安裝方便，保護(hù)特性相對來說較好，僅決定于避雷器的殘壓。兩種避雷器使用時各有優(yōu)缺點，為了安裝方便、獲得好的保護(hù)效果，并便于監(jiān)視避雷器的運行狀況，我們決定選擇使用外部不串間隙的復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器。 </p><p>　　表5110 kV帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器的間隙特性 </p><p>　　2.1.3避雷器參數(shù)的選擇 </p><p>

13、;　　由于選擇使用WGMOA，避雷器長期運行在相電壓下，且線路運行條件比變電站內(nèi)的運行條件苛刻，為了避雷器運行的可靠性，將110 kV復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器的額定電壓由100 kV提高到120 kV，持續(xù)運行電壓由73 kV提高到90 kV，直流1 mA電壓提高到170 kV，考慮到避雷器遭直擊雷的幾率大，因而避雷器的大電流耐受水平由65 kA提高到100 kA，具體參數(shù)見表6。 </p><p>　　表6WG

14、MOA的參數(shù) </p><p>　　另外由于避雷器長期懸掛于線路上并承受相電壓的作用，我們在避雷器的型式試驗中增加了在避雷器施加拉力試驗過程中的局放試驗，試驗時取110 kV避雷器一支，軸向施加靜態(tài)機(jī)械負(fù)荷，施加拉力分別為500 kg,750 kg,在此負(fù)荷狀態(tài)下施加1.05倍Uc，測量避雷器的局部放電，試驗的結(jié)果見表7。 </p><p>　　表7局部放電試驗結(jié)果 </p>

15、<p>　　試驗結(jié)果表明，當(dāng)軸向機(jī)械負(fù)荷加到額定破壞負(fù)荷時，局部放電沒有變化，所以其機(jī)電性能是穩(wěn)定的，達(dá)到了設(shè)計要求。3避雷器的安裝情況 </p><p>　　3.1避雷器的交接試驗 </p><p>　　為了在安裝前了解避雷器的性能，2006年11月25～28日在廣州中試所高壓試驗大廳對浙江某公司的18只復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器進(jìn)行了交接試驗，試驗項目包括避雷器的絕緣電阻測試

16、、直流試驗(直流1 mA電壓的測量、75%直流1 mA電壓下泄漏電流的測量)、交流試驗等，試驗結(jié)果合格。避雷器安裝位置的確定：經(jīng)過考慮研究，決定在直線絕緣子串和耐張絕緣子串上安裝避雷器的方式，安裝的具體位置見圖１?？紤]到在直線桿塔(垂直絕緣子串)上避雷器安裝位置緊臨絕緣子串，此時絕緣子串上的電壓分布是否會影響避雷器的電位分布，繼而影響避雷器的泄漏電流，從而加速避雷器的劣化過程，縮短避雷器的使用壽命，為此在廣州中試所試驗大廳進(jìn)行了模擬試驗

17、，試驗的結(jié)果顯示，避雷器的這種安裝位置對于避雷器的使用壽命影響很小，也基本不會影響帶電試驗的試驗結(jié)果?？紤]到桿塔的海拔高度、地形、地貌以及避雷器的保護(hù)范圍，在桿塔上裝設(shè)了復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器，具體安裝情況見表8。 </p><p>　　圖 １安裝具體位置 </p><p>　　表8氧化鋅避雷器具體安裝情況 </p><p>　　4避雷器的運行狀況及分析 <

18、/p><p>　　4.1避雷器帶電試驗 </p><p>　　18只避雷器在進(jìn)行了交接試驗后，2007年1月在110 kV博金線上安裝，并于2007年3月進(jìn)行了第一次帶電測試，以積累避雷器帶電試驗的初始數(shù)據(jù)；然后在雷雨季開始后每個月進(jìn)行了帶電測試。從帶電測試的結(jié)果看，避雷器運行正常。為了檢驗避雷器的性能，在雷雨季節(jié)過后，隨機(jī)抽取了兩只避雷器，然后帶電拆下進(jìn)行了試驗，試驗結(jié)果合格，也就是說避雷器

19、在經(jīng)過一個雷雨季節(jié)的運行后，性能良好。 </p><p>　　4.2避雷器動作情況截止2009年6月，避雷器總共動作了5次，其中2007年的雷雨季節(jié)期間動作了2次，都在N7桿塔的A相，2008年避雷器動作了3次，N11桿塔A相、N26桿塔A、B相各一次。N47塔高35.7m m，與N48桿檔距達(dá)595 m，易遭雷擊，N49塔高32.7 m，是這一段桿塔中海拔高度較高的桿塔，該塔位于一高山大嶺頂部，孤伶伶的，極易遭

20、受雷擊，N49塔曾于2006年遭受到一次雷擊?？傊?，避雷器五次動作，都能使110 kV博金線五次受到避雷器的保護(hù)，避免了線路五次跳閘，所以安裝避雷器的效果是明顯的。 </p><p>　　4.3110 kV博金線的運行情況 </p><p>　　110kV博金線自從2007年1月安裝避雷器以來，運行直到2009年6月，線路僅跳閘一次(2007年6月15日)，事故點在N19塔，是由于桿塔遭受

21、雷擊造成的。該塔距N11桿8基桿塔，在安裝的避雷器的保護(hù)范圍以外，所以反過來可以說明，避雷器的保護(hù)效果是明顯的，即在避雷器的保護(hù)范圍以內(nèi)的桿塔均受到避雷器的保護(hù)，而在保護(hù)范圍外的桿塔會遭受雷擊。運行表明：5次雷擊跳閘比較集中，所以避雷器的安裝位置是比較合理的，它避免了線路5次跳閘，避雷器的效果也是很明顯的。綜合比較110 kV博金線這幾年的運行情況，可以發(fā)現(xiàn)110 kV博金線自2007年1月安裝了避雷器以來，雷擊跳閘次數(shù)已于2006年的

22、3次降至2007年的1次、2009年的0次(截止6月中旬)，雖然雷擊有一定的隨機(jī)性，但是避雷器2007年動作2次、2008年動作3次，確確實實保護(hù)了線路，減少了雷擊跳閘的次數(shù)，所以在線路上安裝合成絕緣外套氧化鋅避雷器能收到很好的保護(hù)效果。但是，線路型氧化鋅避雷器因保護(hù)范圍的不確定，且安裝投資較高，以及今后需進(jìn)行必要的運行維護(hù)等。因此在進(jìn)行安裝線路型氧化鋅避雷器時應(yīng)結(jié)合雷電定位系統(tǒng)、運行狀況、海拔高度、地形、地貌</p>&

23、lt;p><b>　　【結(jié)束語】： </b></p><p>　　110 kV博金線由于經(jīng)過高山大嶺的一段線路，在雷雨季節(jié)經(jīng)常遭受雷擊，造成線路跳閘，在這段桿塔降低接地電阻比較困難，且費用高、工作量大，效果也受到一定的限制。為了解決這個問題，我局與浙江某公司合作，在該線路N7、N11、N15、N26、N47、N49桿塔上安裝了總共18只合成絕緣外套金屬氧化物避雷器，經(jīng)過兩年多的運行實踐

24、，避雷器一共動作了5次，有效地保護(hù)了線路。合成絕緣外套避雷器參數(shù)選擇正確，布置合理，能很好地保護(hù)線路，防止雷擊跳閘。經(jīng)過帶電監(jiān)測研究，證明避雷器的性能能夠滿足在線路上運行的需要，同時經(jīng)過兩個多雷雨季節(jié)的運行經(jīng)驗證明：這種改進(jìn)的防雷措施對于在110 kV線路上安裝適合于線路運行的合成絕緣外套金屬氧化物避雷器來保護(hù)線路是一種經(jīng)濟(jì)的、有效的、可行的方法，是一種值得推薦的、有效的山區(qū)線路防雷方法。 </p><p>&l

25、t;b>　　【致謝】 </b></p><p>　　惠州供電局輸電部張威主任和林登勇同志對本文的修改提供了寶貴意見，謹(jǐn)此致謝！ </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　≤華北電力技術(shù)≥，1998年10期張學(xué)鵬、楊鳳杰 </p><p>　　≤高電壓技術(shù)≥，2003年04期于