浅谈架空输电线路雷害事故的防止.docx

浅谈架空输电线路雷害事故的防止 摘要：海西供电公司管辖的35kV及以上输电线路大多架设于高山峻岭地带，输电线路纵横延伸，地处旷野，杆塔本身又高出地面数十米，线路绵延数十公里，沿线落雷密度较大，遭雷击的概率自然较高。如何提高线路的耐雷水平，加强线路绝缘，降低雷击跳闸次数，是一个极需解决的问题。解决线路的雷害问题，要从实际出发，结合当地原有线路的运行经验，根据技术经济比较的结果，因地制宜，采取合理的保护措施。关键词：雷害的形成、雷害类型，事故原因、事故现象、防雷措施引言海西供电分公司110kV和35kV输电线路跳闸事故的统计分析，得出雷击是输电线路跳闸的主要原因。针对雷击跳闸的原因进行了深入分析，并结合实际提出了一些有针对性的防雷措施。1、雷害形成架空输电线路雷害事故的形成通常要经历这样四个阶段：输电线路受到雷电过电压的作用：输电线路发生闪络；输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压；线路跳闸，供电中断。针对雷害事故形成的四个阶段，现代输电线路在采取防雷保护措施时，要做到“四道防线”，即：1）防直击，就是使输电线路不受直击雷。2）防闪络，就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。3）防建弧，就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧。4）防停电，就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。2、输电线路雷害事故的类型1）雷电击中架空底线或塔顶时，雷电流下泄中会引起塔头电位升高，其点位大于绝子串U50%时，雷电流延绝缘子串对导线放电，该现象被称为反击雷。2）雷电击中输电线路导线时，雷电流在导线上传输，雷电流能量一般通过导线上的电晕损失、与相邻导线的耦合作用消减雷电波波峰。但在导线上传输过程中，由于导线波阻抗的存在，在导线上形成雷电流引起的高电位，当雷电引起的电压大于绝缘子串雷电耐受冲击电压时，雷电流延绝缘子串对横担放电该种绝缘子闪络被称为绕击闪络3）感应过电压引起的跳闸事故4）雷电流击在架空地线上时，由于雷电流电量转移，产生的热量造成架空地线断股3、输电线路雷害事故原因当雷电流通过杆塔向大地释放雷电流时，因杆塔存在波阻抗，造成杆塔顶部电位升高若绝缘子挂点侧（横担）电位高于导线侧，形成电位差，则延绝缘子串对导线放电致使绝缘子串闪络。4、输电线路雷害事故现象输电线路遭受类几跳闸，其绝缘子串产生电弧闪络痕迹或伞盘击碎，由于系统多选择单相重合模式，多数雷击故障能够重合成功，若为瓷绝缘子串时，雷击会造成低零值绝缘子钢帽炸裂导线掉串事故。5、输电线路防雷措施线路防雷工作，采取各种有效措施，为线路设置一道道有力的屏障，防止雷电波的侵入，提高线路的耐雷水平，避免或减少线路绝缘发生闪络，从根本上降低雷击跳闸率。结合公司线路运行实际状况，提出以下防雷措施。5.1开展雷电参数的分析工作结合输电智能巡检系统科技项目的实施，对公司的110kV及以上输电线路杆塔均实现GPS卫星定位，并将数据输入雷电定位系统中去。今后凡是地区内出现雷电日时，都可及时查询输电线路附近雷电活动情况，进行雷电活动参数的分析，以确定线路可能遭受雷击的几率，划分出输电线路遭受雷害的等级，并采取相应的防雷措施。5.2降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地电阻阻值的高低是影响杆(塔)顶电位高低的关键性因素。接地电阻越小，雷击时杆(塔)顶电位就越低，对线路造成的过电压也就越小，从而使线路的耐雷水平得到提高。5.3提高线路耐雷水平，加强线路绝缘绝缘子性能的优劣将直接影响到线路的绝缘水平。线路运行单位应加强对绝缘子的全过程管理，加大对绝缘子的检测力度，严把质量检验关，防止劣质绝缘子挂网运行。对于已经挂网运行的绝缘子，应严格按照架空送电线路运行规程的规定，定期对零、低值绝缘子进行检测，对不合格的应及时更换，并对绝缘子的劣化率进行统计和分析，确保线路绝缘始终满足运行要求。此外，对于个别特殊区段和一些雷击频繁地区，可采取一些有针对性的措施，适当加强线路的绝缘配合，以提高其耐雷水平。由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔(如：跨河杆塔)，这就增加了杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击的概率也较大。为降低线路跳闸率，可在高杆塔上增加绝缘子串片数，加大大跨越档导线与地线之间的距离，以加强线路绝缘。在35kV及以下的线路可采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘子来降低雷击跳闸率。5.4装设避雷线避雷线又名架空地线，主要对导线起屏蔽作用，用来分流雷电流，避免雷电直击导线。架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：1）分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；2）通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压；3）对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。避雷线敷设于导线上方，一般沿全线架设，保护范围成带状，最适合保护导线，因此常常在线路上作为防雷的主保护。通常来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。因此，110kV线路应沿全线架设单避雷线，雷电活动频繁地区应架设双避雷线，35kV线路一般不沿全线架设避雷线，但应在变电所进出线12km架设避雷线。通过将架设避雷线和降低杆塔接地电阻，将这两种方法有机地结合起来，能最大程度地泄导直击杆(塔)顶的雷电流，避免线路发生闪络。对于已经装设了避雷线的线路，其接地电阻受条件限制很难降低时，可在导线下方增加一条架空地线，称为耦合地线。耦合地线虽然不能减少绕击率，但在雷电直击杆(塔)顶和反击线路时，能增大对相邻杆塔的分流系数和导、地线间的耦合系数，从而保护线路不发生闪络。一些经常遭受雷击的线路在加装了耦合地线后，线路雷击跳闸率降低了一半左右。同时，为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，避雷线对边导线的保护角应做得小一些，一般采用2030。220kV及330kV双避雷线线路应做到20左右，500kV及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线，保护角在15左右。5.5加装避雷针对于一些雷电频繁活动区段，可在杆顶加装避雷针。避雷针不能避雷，只能引雷。雷云放电时，避雷针的针尖将成为感应电荷的焦点，雷电流沿着放电通道对避雷针进行主放电，并迅速泄导入大地，保护线路不发生闪络。在防止绕击雷方面，通常在绕击雷活动频繁区段加装负角保护针，该保护针为上翘30长约2.4m的屏蔽针，安装在线路两边相，可有效防止雷电绕击，它与架设在导线上方的避雷线(避雷针)相互配合，截断直击雷和绕击雷效果显著，起到了很好的屏蔽效果。5.6加装线路避雷器对于一些雷电活动特别频繁且接地电阻经改造仍达不到要求的杆线，应广泛使用线路避雷器。线路避雷器实质上是一个非线性电阻，电压越高，电阻越小。它与绝缘子并联在杆塔上，当雷击杆塔或避雷线时，其串联间隙放电，因其雷电动作伏秒特性比绝缘子低，故能保证绝缘子不再闪络，避免了线路跳闸停电。线路避雷器在防止雷电直击杆(塔)顶、避雷线和绕击导线后对绝缘子的冲击闪络方面有很好的效果，但因其价格昂贵，故运行单位应结合本地区历年来的线路雷击跳闸情况、线路所经的地形及运行经验等进行综合考虑，合理选择安装位置，以充分利用有限资金达到最佳效益。5.7加强输电线路保护角的校验工作根据雷电活动情况，对雷电活动频繁的山区线路进行保护角的校验工作，对于线路保护角偏大的杆塔，应采取安装避雷器或避雷侧针的措施以减少线路发生雷击故障。5.8装设线路自动重合闸装置输电线路遭受雷击跳闸一般都是瞬时性接地故障，大多数情况下都能在线路跳闸后自动重合成功，因此，装设线路自动重合闸装置，可提高线路的供电可靠性。5.9良好的接地除了前面谈到的改善接地电阻所做的人工接地外，还应尽量利用拉线、杆塔的金属部分、铁塔基础等做自然接地。良好的接地是线路得以安全运行的根本保障。前面提到的架设避雷线、加装避雷针等防雷措施实质上只能起到较好的引雷效果，若接地满足不了要求，雷电流就会泄导不畅，反而会造成杆(塔)顶电位升高，对线路进行反击。因此，防雷与接地密不可分，相互配合，线路防雷工作才能卓有成效。5.10加强输电线路维护应该对输电线路进行实时的管理与检修。为了防止雷击跳闸停电，在防雷技术上应多做研究，输电线路防雷设计的目的是提高线路的防雷性能，降低线路的雷击跳闸率，还有就是对防雷设备的接地情况进行检察，还应根据地形条件和气候条件等综合考虑运行方式；从实际出发实行输电线路状态检修是电网发展的必然要求，也是输电线路管理水平不断提高的需要，如增加巡视站，清理线路旁的树枝等；应该尽量避免电能在输电网中的损耗，电力网在实际运行中可能由于带电设备绝缘不良而有漏电损耗。这种损耗可以通过加强电力网的维护工作来降低，维护工作主要是定期清扫线路、变压器、断路器等的绝缘子和绝缘套管等；应综合考虑系统的运行方式、防止雷击永久性故障和降低雷击跳闸率，还要根据线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、清理线路周围的不利因素、加装线路避雷器和接地电阻监测等措施，以降低雷电天气对输电线路造成的危害。总体来说，线路发生雷击跳闸的原因是多方面的，以上防雷措施不一定都能奏效。因此在选择线路防雷措施前必须先查明线路遭受雷击的原因，再对症下药，采取一些有针对性的措施，防雷工作才能起到实效，线路雷击跳闸率才有可能从根本上得到控制。参考文献1电力工程高压送电线路设计手册.2SDJ7-79.电力设备过电压保护设计技术规程. -全文完-