線路避雷器與桿塔絕緣子串的并聯(lián)安裝形式

線路避雷器與桿塔絕緣子串的并聯(lián)安裝形式

1試驗(yàn)線路的雷害分析新興-深度110kv供電線路全長56.1公里，沿線有183座塔。線路位于雷電活動(dòng)特別頻繁、強(qiáng)烈的地區(qū),根據(jù)氣象部門提供的資料,線路經(jīng)過地區(qū)的年平均雷電日高達(dá)120d左右。線路的雷害問題十分突出,線路自1995年1月建成投入運(yùn)行以來的年均雷擊跳閘次數(shù)高達(dá)5次,其中1998年跳閘8次,2000年跳閘9次。為了提高線路的耐雷水平,全線路于1999年進(jìn)行過接地裝置改造,降低線路桿塔的接地電阻,并將原瓷質(zhì)防污絕緣子全部更換為合成絕緣子。線路還于2003年6月在11基易擊桿塔上安裝了9組27支線路避雷器。但是,僅2005年6～8月,線路的雷擊跳閘次數(shù)就高達(dá)8次之多,嚴(yán)重地影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。本文將線路避雷器與桿塔絕緣子串的并聯(lián)安裝形式,分為雷擊桿塔頂部所產(chǎn)生的雷電過電壓,先后作用于兩者、同時(shí)作用于兩者及先作用于后者,再作用于前者等3種形式,分析采用第3種形式安裝線路避雷器的新興-深溝110kV線路的雷害問題。指出,在桿塔絕緣子串、線路避雷器先后承受雷電過電壓的情況下,線路避雷器將有可能失去保護(hù)作用。文中還提出了改進(jìn)意見,可供線路避雷器的設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)參考。2線路避雷器安裝情況110kV線路避雷器由避雷器本體及串聯(lián)空氣間隙組合而成。線路避雷器經(jīng)支架吊掛與線路桿塔絕緣子串相并聯(lián),可分為雷電過電壓先后作用于兩者、同時(shí)作用于兩者及先作用于后者,再作用于前者等3種形式,如圖1、圖2、圖3所示。新興-深溝110kV輸電線路于2003年6月采用雷電過電壓先作用于桿塔絕緣子串,后作用于線路避雷器的安裝形式,在該線路的11基易擊桿塔上安裝了9組27支線路避雷器,線路避雷器的具體安裝桿塔詳見表1。2005年6～8月、2006年6～7月線路遭受雷擊閃絡(luò)的桿塔見表2、表3。從表1、表2、表3可見,雷擊閃絡(luò)故障相有以下幾個(gè)特點(diǎn):①雷擊造成兩相故障的情況居多,占46.15%;②線路避雷器安裝桿塔與遭受雷擊閃絡(luò)的桿塔,除137號(hào)、151號(hào)、163號(hào)選點(diǎn)準(zhǔn)確外,其余的均有較大出入;(3)雷擊閃絡(luò)桿塔151號(hào)雖然三相全部都安裝了線路避雷器,但在遭受雷擊時(shí)卻照樣發(fā)生了三相絕緣子串閃絡(luò)故障,而137號(hào)A,B兩相安裝了線路避雷器,也在遭受雷擊時(shí)發(fā)生了三相絕緣子串閃絡(luò)故障;④安裝在151號(hào)、163號(hào)桿塔的三相線路避雷器對相鄰150號(hào)、164號(hào)桿塔的雷擊過電壓不起保護(hù)作用;⑤2005年7月23日的雷擊造成兩相故障跳閘,但找不到故障點(diǎn);⑥2006年6月29日,相距約7km的164號(hào)、183號(hào)在同一天、同一時(shí)刻A,C相遭受雷擊跳閘。所有這些,都是值得研究的問題。4線路避雷器安裝形式對線路跳閘的影響①在雷電活動(dòng)特別頻繁、強(qiáng)烈地區(qū),當(dāng)雷擊桿塔頂部,造成線路桿塔單相絕緣子串故障時(shí),由于此時(shí)導(dǎo)線僅可分流約10%的雷電流,桿塔頂部的雷電過電壓的降低程度有限,將仍有可能對未安裝線路避雷器的正常相桿塔絕緣構(gòu)成威脅,造成兩相甚至三相故障。這有可能是表2、表3中雷擊造成兩相甚至三相故障情況居多的主要原因。②從線路的地理?xiàng)l件及實(shí)際運(yùn)行情況來看,新興-深溝110kV線路的每一基桿塔幾乎都有可能遭受雷擊,而安裝線路避雷器的桿塔僅占全線路桿塔的5%～6%,是很難準(zhǔn)確選定的。③安裝線路避雷器并不能完全改變線路桿塔的雷擊(引雷)特性,即安裝有線路避雷器的桿塔同樣有可能遭受雷擊。新興-深溝110kV線路采用圖3所示的線路避雷器安裝形式,線路避雷器與桿塔絕緣子串有一定的并聯(lián)距離(2m),雷電過電壓先作用于桿塔絕緣子串,后作用于線路避雷器。這有可能是三相全部都安裝了線路避雷器的151號(hào)桿塔、兩相安裝了線路避雷器的137號(hào)桿塔在遭受雷擊時(shí)照樣發(fā)生三相絕緣子串閃絡(luò)故障的原因。這也意味著,在現(xiàn)行桿塔絕緣子串、線路避雷器先后承受雷電過電壓的情況下,線路避雷器將有可能起不到保護(hù)作用。而且,還很有可能帶來不該發(fā)生的線路故障跳閘。例如,在多重性雷擊的情況下,單相或兩相線路避雷器動(dòng)作都有可能引起線路跳閘。并且,這種由單相或兩相線路避雷器動(dòng)作所引起的線路跳閘,由于并沒有發(fā)生桿塔絕緣子串閃絡(luò)事故,故往往很難找到故障點(diǎn)。表2中2005年7月23日的雷擊故障點(diǎn)找不到,就很有可能屬于這種情況。④線路避雷器最多只能保護(hù)安裝相桿塔的絕緣子串。例如2005年7月2日9:05雷擊桿塔150號(hào)(A,B相閃絡(luò)),其相鄰桿塔151號(hào)已三相裝設(shè)線路避雷器,而150—151號(hào)之間的檔距只有311m,但150號(hào)卻照樣發(fā)生了兩相閃絡(luò)故障,151號(hào)桿塔的三相線路避雷器對相鄰桿塔151號(hào)無保護(hù)作用。⑤表3中,164號(hào)在5d內(nèi)2次遭受雷擊。其中2006年6月29日遭受雷擊A,C相閃絡(luò),2006年7月3日在6月29日A,C相閃絡(luò)未處理的情況下再次遭受雷擊B相閃絡(luò),說明164號(hào)桿塔為易擊桿塔。⑥雷云有可能由多個(gè)雷云中心構(gòu)成,2006年6月29日,相距約7km的164號(hào)、183號(hào)在同一天、同一時(shí)刻A,C相遭受雷擊跳閘是可以理解的。5改進(jìn)線路避雷器的安裝①在雷電活動(dòng)特別頻繁、強(qiáng)烈,存在多重性雷擊可能性的地區(qū),線路的雷擊故障以兩相甚至三相故障居多,使用線路避雷器應(yīng)慎重,以免出現(xiàn)線路避雷器動(dòng)作引起線路跳閘而又找不到故障點(diǎn)的情況。②在無法準(zhǔn)確確定線路易擊桿塔,全線路的每基桿塔都有可能遭受雷擊的情況下,選擇極少數(shù)桿塔安裝線路避雷器防雷,有可能是徒勞的。③應(yīng)從設(shè)計(jì)上及運(yùn)行上改進(jìn)線路避雷器的安裝,使雷擊桿塔頂部時(shí)所產(chǎn)生的雷電過電壓先作用于線路避雷器,后作用于桿塔絕緣子串,或至少同時(shí)作用于兩者,以有效發(fā)揮線路避雷器的防雷保護(hù)作用?？紤]到對于實(shí)際運(yùn)行的桿塔,這兩種安裝形式都有可能較難實(shí)現(xiàn),或缺乏運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),再加上當(dāng)雷擊桿塔頂部的雷電過電壓的幅值高于或等于桿塔絕緣子串的50%沖擊放電電壓時(shí),在雷電的直接沖擊作用下,線路避雷器的動(dòng)作時(shí)間是否絕對快于桿塔絕緣子串的閃絡(luò)時(shí)間仍有待于試驗(yàn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的驗(yàn)證,建議慎用線路避雷器防雷。6線路避雷器的安裝新興-深溝110kV線路的線路避雷器,采用雷擊桿塔頂部所產(chǎn)生的雷電過電壓先作用于桿塔絕緣子串,再作用于線路避雷器的安裝形式,有可能是137號(hào)、151號(hào)安裝線路避雷器桿塔照樣發(fā)生三相絕緣子串閃絡(luò)故障的原因。建議從價(jià)格、運(yùn)行維護(hù)尤其是保護(hù)原理上考慮線路避雷器的應(yīng)用問題,盡可能按圖1或圖2的安裝形式安裝線路避雷器,并建議慎用線路避雷器防雷。①第1種情況。在圖1中,當(dāng)雷擊線路桿塔頂部時(shí),雷電過電壓先作用于線路避雷器,線路避雷器起保護(hù)作用。當(dāng)線路避雷器動(dòng)作時(shí),一方面,避雷器本體動(dòng)作,串聯(lián)空氣間隙被擊穿,約有10%的雷電流經(jīng)避雷器本體及短接串聯(lián)空氣間隙的電弧流向?qū)Ь€分流,構(gòu)成線路避雷器的鉗電位作用,避免絕緣子串發(fā)生閃絡(luò);另一方面,導(dǎo)線分流雷電流可起耦合地線作用,降低桿塔頂部的雷電位,增大同桿塔相鄰相導(dǎo)線的耦合系數(shù),提高同桿塔相鄰相絕緣子串的耐雷水平。②第2種情況。在圖2中,雷電過電壓同時(shí)作用于線路避雷器與桿塔絕緣子串,當(dāng)雷電過電壓的幅值高于或等于桿塔絕緣子串的50%沖擊放電電壓時(shí),只要線路避雷器