输电线路雷害事故的预防

输电线路雷害事故的预防  发布时间:2009-02-10 来源:国电招标网

摘要：几年来对河北省青龙供电分公司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。该文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。 关键词：线路；防雷；措施 中图分类号：TM726.1 文献标志码：B 文章编号：1003-0867(2008)11-0025-02 架空输电线路的雷击跳闸一直是安全供电的一个难题，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故1/3或更多。因此，寻求有效的线路防雷保护措施是输电线路运行和维护的重点内容。 1 输电线路雷击事故 近几年来，河北省青龙县由于铁矿资源的开发，铁矿企业不断投产，使环境不断劣化，雷击引起的输电线路污闪掉闸事故日益增多，不仅影响设备的正常运行，而且极大地影响了用电户的日常生产和生活。 2006年青龙供电公司110kV输电线路跳闸2次，均为雷击造成跳闸。据统计，在近几年的线路跳闸中，因雷击导致线路跳闸的约占40%～50%，占了相当大的一个比重。因此，做好线路的防雷工作，降低雷击跳闸率，迅速减少线路事故率。 2 线路雷击跳闸事故统计分析 2002～2006年青龙供电公司35kV和110kV线路跳闸事故统计，见表1。 表1 输电线路雷击跳闸率统计 单位：次/100km•a 从表1可以看出，近两年来雷击跳闸次数较往年相比呈下降趋势。这说明线路跳闸总体来说正朝着好的方向发展，以往线路常见的鸟害、污闪、树木放电、外力破坏等事故均有不同程度地减少。那为何雷击跳闸率却反而上升呢？ 青龙县为山区，气候比较潮湿，日照时间较长，故雷电活动较为频繁。其年平均雷暴日为30，属于多雷区。公司110kV线路大多架设于高山峻岭地带，杆塔本身又高出地面数十米，线路绵延数十公里，故沿线落雷密度较大，遭雷击的概率自然较高。当雷电流沿雷电通道对主线路放电时，其幅值高达上百千安甚至数百千安，若杆塔的接地电阻过高，则雷电流就不能有效泄导入大地，反而会导致杆塔顶电位升高，对线路进行反击。此时，若线路绝缘子和空气间隙的冲击耐受电压小于反击时的冲击电压，线路绝缘将于瞬间被击穿，线路将发生单相接地或两相短路故障，造成线路跳闸。因此，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。 3 输电线路防雷措施 对于线路防雷工作，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。 3.1 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。 3.2 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。 3.3 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。 通常情况下110kV线路单串悬垂绝缘子串的绝缘子为7片，单串耐张绝缘子串的绝缘子为8片，基本能满足防雷要求。但为了进一步增强线路的耐雷水平，提高绝缘子串承受的50%冲击放电电压值，每串绝缘子串可适当增加1片。实践证明，一些增加了1片绝缘子的新线路投入运行后，耐雷水平大大增强，很少发生雷击跳闸事故。 合成绝缘子以其重量轻、强度高、免维护、防污性能好等特点深受一些线路运行单位的青睐，广泛使用于线路的不同区段。但运行经验表明，在多雷区使用合成绝缘子，往往容易造成雷击跳闸事故。究其原因，合成绝缘子虽有上述优点，但其缺点也是显而易见的，如常规尺寸的合成绝缘子的防雷性能较差，110kV线路上的合成绝缘子雷电全波冲击耐受电压仅有500kV，而相同电压等级线路上的瓷绝缘子雷电全波冲击耐受电压却高达600kV，比合成绝缘子高出20%。 3.4 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。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。一般来说，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1～2km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。 3.5 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。 3.6 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。 在110kV双青线、110kV小双线、35kV庙龙线和庙岭线上安装避雷器后，起到了很好的防雷效果。 3.7 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。 3.8 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。 3.9 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。 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。