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        淺談高壓輸電線路的防雷

        2013-06-04 07:09:12肖飛
        關(guān)鍵詞:輸電線路

        肖飛

        【摘 要】筆者結(jié)合本人設(shè)計(jì)的西雙版納供電局運(yùn)行的220kV黎明變電站配套110kV線路,對雷擊故障的原因、防雷措施及耐雷水平進(jìn)行定量分析研究。

        【關(guān)鍵詞】輸電線路;防雷措施;雷擊跳閘;耐雷水平

        0.前言

        云南省西雙版納州的雷電活動頻繁,年雷暴日達(dá)125d,每年因雷擊引起的輸電線路跳閘數(shù)量占跳閘總數(shù)量80%以上,跳閘數(shù)量較多,線路遭受雷擊后引起的故障多數(shù)為瞬時(shí)性單相接地,也有少部分為瞬時(shí)性相間短路或兩相接地短路。220kV黎明變電站配套110kV線路在設(shè)計(jì)前期階段,根據(jù)走訪西雙版納供電局了解到,此區(qū)域雷擊跳閘率較高,線路在設(shè)計(jì)中應(yīng)相應(yīng)采取防護(hù)措施,提高線路耐雷水平,減少跳閘率。

        1.雷擊故障原因

        架空輸電線路雷害事故的形成經(jīng)歷以下四個(gè)階段:輸電線路受到雷電過電壓的作用→輸電線路發(fā)生閃絡(luò)→輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓→線路跳閘,供電中斷。

        針對雷害事故形成的四個(gè)階段,現(xiàn)代輸電線路在采取防雷保護(hù)措施時(shí),要做到“四道防線”,即:

        (1)防直擊,就是使輸電線路不受直擊雷。

        (2)防閃絡(luò),就是使輸電線路受雷后絕緣不發(fā)生閃絡(luò)。

        (3)防建弧,就是使輸電線路發(fā)生閃絡(luò)后不建立穩(wěn)定的工頻電弧。

        (4)防停電,就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應(yīng)。

        2.本工程采取的基本防雷措施

        2.1安裝避雷線

        到目前為止沿全線安裝避雷線仍然是110kV及以上架空輸電線路最重要和最有效的防雷措施,它除了能避免雷電直擊導(dǎo)線產(chǎn)生極高的雷電過電壓外,還能降低感應(yīng)過電壓提高線路耐雷水平。

        2.2降低桿塔接地電阻值

        這是提高輸電線路耐雷水平和減少反擊的主要措施。

        2.3加強(qiáng)線路的絕緣水平

        增加線路絕緣子片數(shù),改用大爬距絕緣子,增加塔頭的空氣間距等都能減少線路在雷擊時(shí)的跳閘率,但這些措施均需要大大增加工程造價(jià),實(shí)施起來均有很大的局限性。

        2.4采用不平衡絕緣方式

        雷擊造成同塔雙回線路同時(shí)跳閘的現(xiàn)象屢見不鮮,這無疑削弱了同塔雙回線路的供電可靠率,對同塔雙回線路應(yīng)努力保一回線路供電不中斷,最大限度地發(fā)揮同塔雙回線路的作用,同塔雙回線路采用不平衡絕緣方式能提高線路的耐雷和防污水平,能降低雙回線路同時(shí)跳閘率。

        以上介紹的方法均能提高本工程的耐雷水平和降低其雷擊跳閘率,下面進(jìn)行定量分析。

        3.工程實(shí)例分析

        3.1工程簡介

        220kV黎明變電站配套110kV線路位于云南西雙版納自治州,全長62.251km,共使用桿塔143基,其中單回路116基,雙回路27基,導(dǎo)線采用JL/G1A-240/40,地線采用OPGW-80光纜與GJ-80鋼絞線,全線沿線80%為中低山地貌。

        3.2定量分析

        針對上述工程實(shí)際參數(shù)與采用的防雷措施,定量計(jì)算本工程線路的耐雷水平與雷擊跳閘率。

        (1)地線弧垂fg=7m,地線平均呼高fav=36.7-(2/3)×7=38.03m

        (2)導(dǎo)線弧垂fa=12m,地線平均呼高fav=30-(2/3)×12=28m

        (3)雙地線對邊導(dǎo)線的幾何耦合系數(shù):

        k0=0.317

        (4)有電暈下的耦合系數(shù)

        K=K1*K0=1.25 *.317=.396

        (5)桿塔電感

        Lt=hm*Lk=42.7*.5=21.35

        (6)雷擊桿塔時(shí)的分流系數(shù):

        平地:Ri=7

        β=1/(1+18.35/(0.42*400)+(7/(0.42*400))*(2.6/2))=0.860

        山地:Ri=15

        β=1/(1+18.35/(0.42*400)+(15/(0.42*400))*(2.6/2))=0.816

        (7)雷擊桿塔時(shí)的耐雷水平:

        平地:Ri=7

        I1=800/((1-0.346)*0.860*7+(30/36.7-0.346)*0.860*(18.35/2.6)+(1-(31.03/20.80)*.289)*(20.80/2.6))=70.49KA

        山地:Ri=15

        I1=800/((1-0.346)*0.816*15+(30/36.7-0.346)*0.816*(18.35/2.6)+(1-(31.03/20.80)*.289)*(20.80/2.6))=52.39KA

        (8)雷電流超過I1的概率:

        平地:P1=15.812%,山地:P1=25.39%

        (9)繞擊率

        平地:Pa=0.013%,山地:Pa=0.045%

        (10)雷繞擊于導(dǎo)線時(shí)的耐雷水平

        I2=8.00(KA)

        (11)雷電流超過I2的概率

        P=81.113%

        (12)建弧率

        E=54.37,n=0.761

        (13)跳閘率

        平地:n=0.25次/100km.40雷暴日.年

        山地:n=0.43次/100km.40雷暴日.年

        (14)折算本工程跳閘率

        Nn=(跳閘率*本線路雷暴日*線路長度)/(規(guī)程雷暴日(40)*100)

        平地:Nn=(0.25*125*65)/(40*100)=0.508次/年

        山地:Nn=(0.43*125*65)/(40*100)=0.873次/年

        按地形比例折算:平地 20%,山地 80%

        N=0.508*20%+0.873*80%=0.8次/年

        以上計(jì)算結(jié)果滿足相關(guān)規(guī)范要求也和線路運(yùn)行情況相符合。

        4.小結(jié)

        通過對工程實(shí)例的定性分析及線路一年多來的運(yùn)行情況,本工程在設(shè)計(jì)過程中采取的防雷措施是有效、可靠的。但是以上防雷技術(shù)的合理設(shè)計(jì)僅僅是降低雷擊的跳閘率,由于雷電是自然現(xiàn)象,很難掌握其規(guī)律性,只能根據(jù)已有線路的運(yùn)行情況,采用新的技術(shù)對其進(jìn)行預(yù)測,做好防控工作,盡量降低跳閘次數(shù)。

        我國當(dāng)前的防雷技術(shù)還不夠成熟,如何有效的降低或是消除雷電事故,仍需要繼續(xù)探索,并不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),使輸電線路防雷技術(shù)更加完善。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(第二版).

        [2]交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合.

        [3]我國輸電線路運(yùn)行現(xiàn)狀及防雷保護(hù)[J].高電壓技術(shù),2001,(06).

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