輸電線路防雷技術(shù)應(yīng)用分析

1、.輸電線路防雷技術(shù)應(yīng)用分析 趙 榮 貴州顧問公司安順供電局 561000摘  要我局處于貴州電網(wǎng)中部地區(qū)，現(xiàn)管轄110kV、220kV輸電線路共計1348.545kM，因我局特殊的地理位置和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使我局在“黔電送粵”重大戰(zhàn)略實施中處于重要的地位。安順地區(qū)電網(wǎng)位于貴州中西部高原地區(qū)，海拔高度在1000 至1300米之間，年均雷暴日在48 天以上，雷暴活動較為頻繁。隨著國家實施西部大開發(fā)“黔電送粵”重大戰(zhàn)略，安順電網(wǎng)發(fā)展極為迅速，輸電線路里程不斷增長。隨著輸電線路里程的不斷增長，雷擊線路絕緣子故障造成的線路跳閘故障也不斷增加，從各年線路跳閘統(tǒng)計來看，線路雷擊引起的跳閘占總跳閘次數(shù)的8

2、0%以上，雷擊線路跳閘已成為影響電網(wǎng)安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行的主要原因之一。近年來，我局在輸電線路防雷工作上做了大量工作，從進(jìn)行工頻接地電阻超大桿塔接地網(wǎng)的改造到對部分線路易雷擊地段桿塔加裝單針負(fù)角保護(hù)，逐漸發(fā)展到采用安裝線路避雷器、多針綜合防雷裝置等新的技術(shù)措施，線路防雷技術(shù)不斷進(jìn)步，取得了一定的防雷效果。并且隨著我局電網(wǎng)的發(fā)展，線路上將繼續(xù)采取新的防雷技術(shù)措施, 本文通過對過去多年以來我局輸電線路上采取的各種防雷技術(shù)手段和防雷效果的分析比較，為今后輸電線路的防雷提供參考。關(guān)鍵詞輸電線路、線路型MOA、綜合防雷裝置、接地電阻第一作者：趙榮工作單位：貴州省安順供電局通訊地址：貴州省安順市南華路#64郵

3、編：561000聯(lián)系電話：138853711861  前言    隨著國家實施西部大開發(fā)“黔電送粵”重大戰(zhàn)略，貴州電網(wǎng)發(fā)展極為迅速，輸電線路里程不斷增長。    我局位于貴州電網(wǎng)中部地區(qū)，現(xiàn)管轄110kV、220kV 輸電線路共計1348.545kM，因我局特殊的地理位置和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使我局在“黔電送粵”重大戰(zhàn)略實施中處于重要的位置。安順地區(qū)電網(wǎng)位于貴州中西部高原地區(qū)，海拔高度在1000 至1300 米之間，年均雷暴日在48 天以上，雷暴活動較為頻繁。隨著輸電線路里程的不斷增長，雷擊線路絕緣子故障造成的線路跳閘故障也不斷增加，

4、從歷年線路跳閘統(tǒng)計來看，線路雷擊引起的跳閘占總跳閘次數(shù)的80%以上，雷擊線路跳閘已成為影響電網(wǎng)安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行的主要原因之一。    近年來，我局在輸電線路防雷工作上做了大量工作，從進(jìn)行桿塔不合格接地網(wǎng)的改造到對部分線路易雷擊地段桿塔加裝單針負(fù)角保護(hù)，逐漸發(fā)展到采用安裝線路避雷器、多針綜合防雷裝置等新的技術(shù)措施，線路防雷技術(shù)不斷進(jìn)步，取得了一定的防雷效果。并且隨著我局電網(wǎng)的發(fā)展，線路上將繼續(xù)采取新的防雷技術(shù)措施，總結(jié)切實可靠的防雷技術(shù)措施，探索應(yīng)用新的防雷技術(shù)，已成為目前提高輸電線路安全可靠運(yùn)行的重要課題。本文通過對過去多年以來我局輸電線路上采取的各種防雷技術(shù)手段

5、和防雷效果的分析比較，為今后輸電線路的防雷提供參考。2  防雷技術(shù)措施應(yīng)用情況2.1 對桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行修復(fù)改造    進(jìn)一步降低桿塔（特別是接地電阻值超大的桿塔）接地電阻，使桿塔接地良好，是提高桿塔耐雷水平首要考慮的問題。我局每年均投入大量的人力、物力、財力進(jìn)行桿塔接地電阻值的改造大修工作。進(jìn)行桿塔接地網(wǎng)改造的依據(jù)有：    （a）接地電阻超大的桿塔，我們每兩年均要進(jìn)行一次所有線路桿塔的接地電阻檢測工作，對于接地電阻超大的桿塔均列入改造大修計劃，在排列大修計劃時，對于變電站進(jìn)出線路兩公里范圍內(nèi)的桿塔接地電阻，在規(guī)程充許的范圍

6、內(nèi)進(jìn)一步作了嚴(yán)格的控制，要求不得超過10,以保證該段桿塔具有較好的耐雷水平。對于少數(shù)易遭受雷擊、桿塔所處位置地質(zhì)條件較差，土壤電阻率在2000?m以上時，仍要求桿塔的接地電阻值不得超過20。同時為保障所測接地電阻值具有較高的準(zhǔn)確性，能正確指導(dǎo)對桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行的改造大修，我們通過多年的檢測分析后認(rèn)為采用三極布線法進(jìn)行接地電阻的檢測，其值較為準(zhǔn)確，而采用鉗式接地電阻測量儀進(jìn)行接地電阻檢測誤差較大，因此我局輸電線路桿塔接地電阻測量方法一直是三極布線法。在接地電阻的檢測過程中，除按正確方向進(jìn)行電流極和電壓極的布線外，要求同一基桿塔的不同塔腿也須進(jìn)行檢測，使測量值更加趨于合理。  &

7、#160; （b）接地網(wǎng)斷裂的桿塔，輸電線路桿塔處于野外，無法避免接地網(wǎng)受到人為破壞和自然銹蝕等情況造成的桿塔接地引下線斷裂、接地網(wǎng)露筋、斷裂等，對于出現(xiàn)的情況，須及時進(jìn)行改造修復(fù)，桿塔接地網(wǎng)修復(fù)后，應(yīng)進(jìn)行一次接地電阻值的測量，確認(rèn)桿塔接地是否保持良好。    （c）接地網(wǎng)銹蝕的桿塔，輸電線路桿塔接地網(wǎng)埋于土壤中，相對不同土質(zhì)，因?qū)拥鼐W(wǎng)的腐蝕程度不同，接地網(wǎng)的銹蝕程度也不同。對于排水性、通氣性差而保持水分能力大的粘土和淤泥及細(xì)泥土壤比排水性和通氣性良好的粗粒土壤銹蝕嚴(yán)重。接地網(wǎng)受到嚴(yán)重腐蝕后，將導(dǎo)致接地電阻增加。架空線路運(yùn)行規(guī)程規(guī)定對于桿塔接地網(wǎng)的開挖檢查周期是

8、5 年，我們在進(jìn)行檢查中發(fā)現(xiàn)部分投運(yùn)達(dá)10 年以上的線路，接地網(wǎng)開挖檢查后均發(fā)現(xiàn)不同程度銹蝕，表現(xiàn)為圓鋼在土壤中的腐蝕以銹層形式發(fā)展，成層狀、樹皮狀，使圓鋼層分離銹蝕，嚴(yán)重情況為大塊大塊的完全連續(xù)的銹層脫離圓鋼本體，使10mm的圓鋼僅有2mm 直徑，甚至銹蝕斷裂，斷裂處兩端成針狀。    進(jìn)行桿塔接地電阻改造，可防止雷擊桿塔或避雷線時造成桿塔項端電位升高，導(dǎo)線反擊發(fā)生引起的絕緣子閃絡(luò)放電跳閘。但是對于可能發(fā)生的繞擊雷引起的過電壓絕緣子閃絡(luò)放電跳閘，仍無法避免，因此仍需采取其它措施預(yù)防繞擊雷的產(chǎn)生。2.2 加裝單針負(fù)角保護(hù)   

9、0; 我局于90 年代中期在110kV 普六、回線、普牽I、回線、220kV 站普I 回線試驗安裝單針負(fù)用保護(hù)，預(yù)防桿塔部位繞擊雷的發(fā)生。安裝情況如圖一所示。該針安裝時沿桿塔頂位地線支架（地?fù)?dān)）向線路外側(cè)水平伸出，安裝運(yùn)行一年后，發(fā)現(xiàn)在部分接地不良的桿塔反而造成雷擊次數(shù)增加，于是即停止了試用。從使用的情況來看，該措施必須保障桿塔接地電阻值較小，才能保證針尖落雷時桿頂電位升高不大，否則將取到相反的引雷作用。圖一：單針負(fù)角保護(hù)安裝示意圖2.3 安裝線路型氧化鋅避雷器（簡稱線路型MOA）    線路型MOA 是目前我局輸電線路上采用的有效而穩(wěn)妥的防雷技術(shù)措施，安裝情況如

10、圖二所示。線路型MOA 的采用，不僅可以防止反擊導(dǎo)致的絕緣子閃絡(luò)跳閘故障，而且能防止繞擊導(dǎo)致的絕緣子閃絡(luò)跳閘故障，具有很高的可行性。圖二：線路型MOA安裝示意圖     我局于2000年起開始采用安裝線路型MOA，最初使用在220kV盤普回206 線路，現(xiàn)在已分別在220kV盤普回、引兩、回，110kV陽華線、兩華線、普織新線安裝掛網(wǎng)運(yùn)行220kV避雷器51 支，110kV避雷器21 支。自2000 年安裝以來，我所安裝的避雷器累計動作35 次，起到了很好的防雷保護(hù)作用，達(dá)到了預(yù)期的安裝效果。已安裝掛網(wǎng)運(yùn)行避雷器數(shù)量及防雷保護(hù)動作情況見表一：表一：安順供電局輸電線

11、路避雷器掛情況一覽表    從實際應(yīng)用情況來看，取得了很好的防雷效果。但是從已安裝掛網(wǎng)運(yùn)行的避雷器保護(hù)情況來看，線路型避雷器的保護(hù)范圍比較有限，通常只能對安裝桿塔進(jìn)行有效的保護(hù)，而對于相鄰桿塔落雷時，其保護(hù)效果較小或甚至不能保護(hù)，線路型MOA 的保護(hù)范圍受雷電波幅值、線路檔距、線路電壓等級等影響，須進(jìn)一步的研究和探討。因此在進(jìn)行避雷器的安裝前，應(yīng)結(jié)合線路各年的雷擊情況，線路沿過地區(qū)的地形、地貌、地質(zhì)等情況綜合考慮合理選擇安裝桿塔，使其達(dá)到針對性的保護(hù)效果。由于線路型MOA 在雷電過電壓放電時其放電電流不高，因此對于桿塔接地電阻要求控制條件可以放寬，一般30以下可不

12、考慮進(jìn)行接地網(wǎng)的發(fā)造。    近年來，隨著我局線路MOA 使用數(shù)量的增加，相應(yīng)地帶來了線路MOA 運(yùn)行維護(hù)工作的問題，如預(yù)防MOA 內(nèi)部ZnO 閥片老化導(dǎo)致的“熱崩潰”、爆炸等故障。硅橡膠合成絕緣護(hù)套及合成串聯(lián)間隙老化、積污導(dǎo)致泄漏電流增加等問題，針對可能出現(xiàn)的問題，應(yīng)開展相應(yīng)的試驗、檢測、運(yùn)行維護(hù)工作，如開展紅外線成像儀發(fā)熱檢測、避雷器本體絕緣電阻的測試、硅橡膠合成絕緣護(hù)套和串聯(lián)間隙合成絕緣子的清掃、硅橡膠粉化程度的檢查等工作，以避免因避雷器故障或老化造成的線路故障的發(fā)生。2.4 安裝綜合防雷裝置    綜合防雷裝置為多針系統(tǒng)，該裝

13、置的防雷原理與單針負(fù)角保護(hù)作用基本一致，主要是防止繞擊雷造成絕緣子閃絡(luò)引起的跳閘故障。安裝情況如圖三所示。圖三：綜合防雷裝置安裝示意圖     我局于2003年開始在220kV盤普回安裝試用，共選擇14 基鐵塔安裝了14 組，2005 年又在220kV引兩I、II 回安裝8 組，安裝后，所安裝鐵塔未發(fā)生雷擊絕緣子閃絡(luò)故障，但是由于使用時間不長，其防雷效果也難以確定。從有關(guān)技術(shù)方面資料來看，該裝置的防雷原理為放射的多針系統(tǒng)可以改善塔頂?shù)碾妶龇植?，在雷云電場作用下會在其上方產(chǎn)生一定的正空間電荷，這些空間電荷將具有一定的屏蔽作用，使得塔頂電場得到改善后，不容易引發(fā)向上的

14、迎面先導(dǎo)，可以避免桿塔頂部高空定位的高幅值雷云降落到桿塔身。但是對于低空臨近桿塔上方的雷云，其強(qiáng)烈的針尖局部電場會促使該裝置接閃，可見綜合防雷裝置具有一定的“避雷針”作用，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時要求桿塔的接地電阻要?。ㄓ械膹S家技術(shù)要求不高于15），否則將導(dǎo)致桿頂電位升高，可能發(fā)展成絕緣子雷擊閃絡(luò)跳閘故障。3  今后的應(yīng)用發(fā)展方向    從歷年輸電線路已采取的防雷技術(shù)措施運(yùn)行情況來看，進(jìn)行桿塔不合格接地網(wǎng)的改造和安裝線路避雷器是行之有效的防雷技術(shù)措施。而加裝負(fù)角保護(hù)及綜合防雷裝置，受桿塔接地電阻值限制較大，特別是由于我局處于貴州中西部高原山區(qū)，喀斯特地貌發(fā)育較為集中，從歷次雷擊情況來看，雷擊點桿塔多處于山區(qū)且地形地貌惡烈，地質(zhì)不良的巖石區(qū)域，進(jìn)行接地網(wǎng)改造往往很難降低桿塔接地電阻，因此負(fù)角保護(hù)和綜合防雷裝置的使用受到一定條件的限制，而從現(xiàn)在已掌握的運(yùn)行經(jīng)驗來看，采用安裝避雷器并進(jìn)行桿塔接地網(wǎng)的改造是比較穩(wěn)妥的防雷措施，將作為今后我們輸電線路防雷技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展方向。     但是，線路型MOA 因保護(hù)范圍的不確定性，且安裝投資較高，以及今后須進(jìn)行必要的運(yùn)行維護(hù)等，因此在進(jìn)行安裝時應(yīng)具有針對性的進(jìn)行選點。隨著將來雷電衛(wèi)星定位系統(tǒng)的建成，結(jié)合該系統(tǒng)，可以科學(xué)地掌握輸電線路沿線雷電活動狀況，使線路的防