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        35 k V線路防雷措施及工程應(yīng)用分析

        2013-03-16 08:29:02燕翔琿
        機(jī)電信息 2013年9期
        關(guān)鍵詞:耐雷避雷線閃絡(luò)

        燕翔琿

        (陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司,山西 晉城048102)

        0 引言

        雷擊是影響35 k V配電線路可靠供電的重要因素之一,幾乎1/3的線路跳閘事故都是由雷擊引起的,尤其是在雷電活動(dòng)劇烈的地區(qū),雷擊跳閘事故極大地影響了供電的可靠性乃至整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。由此可見,防雷措施對(duì)于保證電網(wǎng)安全運(yùn)行至關(guān)重要,同時(shí)也是世界各國(guó)電力工作者一直研究的課題?,F(xiàn)對(duì)目前廣泛應(yīng)用的防雷措施加以闡述,并結(jié)合某35 k V線路防雷現(xiàn)狀進(jìn)行分析,提出了防雷措施的改進(jìn)方法。

        1 輸電線路防雷措施

        1.1 架設(shè)避雷線

        架設(shè)避雷線后,雷擊時(shí)的雷電流沿避雷線經(jīng)接地引下線泄入大地,從而保證架空線路的可靠供電。其除了能減少雷電直擊導(dǎo)線的幾率外,還具有以下作用:(1)分流作用。避雷線依靠接地電阻將雷電流泄入大地,從而降低雷擊過電壓。(2)屏蔽作用,降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。為了減少繞擊率,避雷線的保護(hù)角應(yīng)保持在20°~30°之間,山區(qū)應(yīng)保持在15°以下。

        1.2 降低桿塔接地電阻

        由于桿塔接地電阻與線路耐雷水平成反比,所以應(yīng)根據(jù)每基桿塔的土壤電阻率盡量降低桿塔的接地電阻,從而使雷擊桿塔時(shí)塔頂電位降低,線路過電壓降低,進(jìn)而提升線路的耐雷水平,這是降低線路雷擊跳閘率最直接最經(jīng)濟(jì)的措施。降低接地電阻的方法有延長(zhǎng)接地極、增加埋設(shè)深度、增加垂直接地極、置換低阻值的土壤以及使用降阻劑等。

        1.3 裝設(shè)避雷器

        由于導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓通過架設(shè)避雷線的方法并不能有效降低,故當(dāng)降低桿塔接地電阻后線路的耐雷水平仍然不能滿足要求時(shí),應(yīng)裝設(shè)線路避雷器。它與絕緣子并聯(lián)安裝在桿塔上,當(dāng)桿塔或避雷線遭受雷擊時(shí),避雷器的串聯(lián)間隙放電,由于其動(dòng)作特性比絕緣子更低,從而避免了絕緣子再次閃絡(luò)造成線路跳閘。避雷器在預(yù)防雷電直擊桿塔頂部、避雷線以及繞擊導(dǎo)線后對(duì)絕緣子造成沖擊閃絡(luò)等方面效果非常顯著,但是其價(jià)格昂貴,因此應(yīng)對(duì)線路所在地形、運(yùn)行狀況和經(jīng)驗(yàn)等全面考慮,合理安裝線路避雷器。

        1.4 架設(shè)耦合地線

        耦合地線的架設(shè)即在導(dǎo)線下方再架設(shè)一條線,雖然并不能減少雷電繞擊率,但是可以增大避雷線和導(dǎo)線之間的耦合系數(shù),從而降低線路絕緣上的過電壓,同時(shí)將流經(jīng)桿塔的雷電流向兩側(cè)分流,以此來提高線路的防雷水平。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,耦合地線可以顯著降低雷擊跳閘率,這對(duì)山區(qū)中的輸電線路尤為明顯。

        1.5 加強(qiáng)線路絕緣

        加強(qiáng)線路的絕緣能力來提高線路的耐雷水平是防雷措施中一項(xiàng)極為有效的方法,而絕緣子性能的好壞對(duì)線路的絕緣能力又有著直接的影響。實(shí)踐證明,增加一片絕緣子可以使線路的耐雷水平得到顯著的提高,進(jìn)而大大降低雷擊跳閘率。由于合成絕緣子具有防污能力強(qiáng)、免維護(hù)、強(qiáng)度高、重量輕等優(yōu)勢(shì),目前被廣泛應(yīng)用于輸電線路,但合成絕緣子的耐雷水平相對(duì)較低,這就提高了雷擊跳閘故障發(fā)生的幾率。因此,需要根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等綜合考慮選擇絕緣子的類型。此外,加大大跨越檔導(dǎo)線與地線之間的距離,在35 k V線路中采用瓷橫擔(dān)等沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子來降低雷擊跳閘率,都是提高線路絕緣水平的措施。

        1.6 裝設(shè)自動(dòng)重合閘

        由于雷擊所造成的線路跳閘為瞬時(shí)性接地故障,自動(dòng)重合閘的安裝通??梢允咕€路跳閘后成功自行恢復(fù),所以此措施可有效降低雷擊線路所導(dǎo)致的跳閘率,進(jìn)一步提升線路供電的可靠性及穩(wěn)定性,減少損失。

        2 工程應(yīng)用實(shí)例

        某35 k V整條線路所在地為平原,雷電活動(dòng)較為頻繁。據(jù)運(yùn)行記錄顯示,該段線路的跳閘故障幾乎有80%是雷擊引起的。對(duì)此線路已有的防雷措施以及絕緣配置情況等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與調(diào)研,收集防雷參數(shù),利用ATP-EMTP仿真系統(tǒng),建立供電系統(tǒng)架空線路、桿塔、絕緣子、變壓器、避雷器和電壓互感器等元件的仿真模型,綜合仿真分析、理論研究以及評(píng)估,得出造成該地35 k V線路雷擊跳閘率高的主要原因如下:(1)大部分桿塔接地電阻較高,超出標(biāo)準(zhǔn)要求值,導(dǎo)致線路耐雷水平低。(2)架設(shè)單避雷線的部分桿塔保護(hù)角超過標(biāo)準(zhǔn)要求值,導(dǎo)致繞擊率高,由此提高了雷擊跳閘率。

        針對(duì)以上問題,結(jié)合目前國(guó)內(nèi)已有的防雷經(jīng)驗(yàn),調(diào)整不符合標(biāo)準(zhǔn)的避雷線對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)角,將其控制在20°~30°之間。為提高防雷水平,將3片瓷絕緣子串提高至4片,桿塔接地電阻降至10Ω,甚至為5Ω。

        以7#桿塔為例,通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研采集數(shù)據(jù)計(jì)算得到該桿塔的耐雷水平現(xiàn)狀為25.73 k A,接地電阻為12Ω,絕緣子串類型為耐張型,型號(hào)為雙傘型耐污懸式瓷絕緣子。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定35 k V有避雷線的線路,在一般土壤電阻率地區(qū),線路耐雷水平不宜低于20 k A,大跨越檔中央和發(fā)電廠、變電所進(jìn)線保護(hù)段耐雷水平不宜低于30 k A。35 k V線路絕緣子每串應(yīng)不少于3片,新建線路應(yīng)要求增加1個(gè)絕緣子。大跨越檔的絕緣水平不低于同一線路的其他桿塔?,F(xiàn)將接地電阻由12Ω降至10Ω,通過仿真,得到此措施可將耐雷水平提高到31 k A,如圖1、圖2所示。

        圖1 雷電流32 k A時(shí),發(fā)生閃絡(luò),線路跳閘

        圖2 雷電流31 k A時(shí),未發(fā)生閃絡(luò),線路未跳閘

        為提高防雷水平,在降低接地電阻的情況下,同時(shí)將該桿塔的3片瓷絕緣子增加至4片,通過仿真可以得到此時(shí)耐雷水平從25.73 k A提高至34 k A。

        3 結(jié)語(yǔ)

        雷擊導(dǎo)致線路跳閘是威脅35 k V配電線路安全可靠供電的重要原因之一。目前所廣泛采用的幾種防雷措施能夠大大提高線路的耐雷水平,但是保護(hù)措施的選擇必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際運(yùn)行情況,如地形、氣候條件、雷電活動(dòng)強(qiáng)度等,并結(jié)合線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)濟(jì)效益等各方面綜合考慮來選擇,同時(shí)運(yùn)行單位需做好對(duì)線路的巡線工作,特別是雷擊事故頻發(fā)的桿塔,對(duì)已發(fā)生閃絡(luò)的絕緣子應(yīng)及時(shí)更換。35 k V線路必須有效做好防雷工作,這樣才能提高線路的供電可靠性。

        [1]張要強(qiáng),張帆.采用線路型避雷器提高35 k V輸電線路的耐雷水平[J].絕緣材料,2008(1)

        [2]李景祿.配電網(wǎng)頻發(fā)故障的原因分析及整改措施[J].高電壓技術(shù),1995(1)

        [3]易輝,崔江流.我國(guó)輸電線路運(yùn)行現(xiàn)狀及防雷保護(hù)[J].高電壓技術(shù),2001(6)

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