高壓架空線路的防雷保護(hù)
1．引言
佛山電力局送電管理所所轄110kV及以上高壓送電線路總長732.8km，分布于珠江三角洲一帶，屬于雷電活動(dòng)頻繁地區(qū)，年平均雷暴日高達(dá)80～90天。
近年來，根據(jù)我市電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計(jì)，高壓送電線路因雷擊而引起的事故日益增多，雷擊引起的跳閘占總跳閘率的70～80%，1999年是雷電活動(dòng)最為強(qiáng)烈的一年，我所110kV及以上線路跳閘總數(shù)達(dá)到了10次之多。
2000年線路17次事故障礙中，因雷擊而引起的達(dá)到13次。
嚴(yán)重威脅著輸變電設(shè)備的安全運(yùn)行，也大大加重了運(yùn)行維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
由此可見，加強(qiáng)線路防雷保護(hù)尤為迫切。
2．雷電對(duì)電力線路的危害
架空線路受到直接雷擊或線路附近落雷時(shí)，導(dǎo)線上會(huì)因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生過電壓，即大氣過電壓(外過電壓)。
這個(gè)電壓往往高出線路相電壓的2倍及以上，使線路絕緣遭受破壞而引起事故。
當(dāng)雷擊線路時(shí)，巨大的雷電流在線路對(duì)地阻抗上產(chǎn)生很高的電位差，從而導(dǎo)致線路絕緣閃絡(luò)。
雷擊不但危害線路本身的安全，而且雷電會(huì)沿導(dǎo)線迅速傳到變電站，若站內(nèi)防雷措施不良，則會(huì)造成站內(nèi)設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。
3．防范措施及應(yīng)用情況
根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采取降低桿塔接地電阻、加裝耦合地線及線路避雷器、減小線路地線保護(hù)角、增加絕緣子片數(shù)、采用自動(dòng)重合閘等措施均可以有效地降低雷擊跳閘率。
以上加強(qiáng)防護(hù)措施可根據(jù)線路的重要性、雷電活動(dòng)的頻數(shù)、地形地貌特點(diǎn)以及土壤電阻率等情況確定選取合理的一種或幾種組合。
3.1架設(shè)地線以及減少地線保護(hù)角
地線是送電線路最基本的防雷措施之一，它的功能：①防止雷直擊導(dǎo)線；②雷擊桿塔時(shí)對(duì)雷電流的分流作用，減小流入桿塔的雷電流，使桿塔頂電位降低；③對(duì)導(dǎo)線有耦合使用，降低雷擊桿塔時(shí)塔頭絕緣上的電壓；④對(duì)導(dǎo)線能起到屏蔽作用，降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。
減小保護(hù)角可降低繞擊率，保證雷電不致繞過地線而直接擊中導(dǎo)線。
為提高線路耐雷水平，我所所轄線路均按規(guī)程要求，線路全線均架設(shè)兩根地線，及時(shí)對(duì)銹蝕架空地線進(jìn)行更換；直線塔上地線對(duì)邊導(dǎo)線保護(hù)角分別不大于15°(500kV)及20°(110～220kV)，桿塔上兩根地線之間距離小于地線與導(dǎo)線垂直距離的5倍。
3.2降低桿塔接地電阻
地線對(duì)雷電過電壓的降壓作用，是依靠低的接地電阻來實(shí)現(xiàn)的，而且接近于成比例關(guān)系。
對(duì)一般高度的桿塔，降低線路桿塔地網(wǎng)接地電阻是提高線路耐雷水平，以防止反擊的有效措施，也是最經(jīng)濟(jì)、最有效降低線路雷擊跳閘率的措施之一。
因此，我所為做好接地裝置的全過程技術(shù)管理工作，不斷加強(qiáng)輸電線路桿塔地網(wǎng)的檢查維護(hù)，按有關(guān)規(guī)程規(guī)定定期對(duì)線路桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行檢查測(cè)試，并及時(shí)對(duì)線路中桿塔接地電阻值偏高的桿塔地網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)改造處理。
同時(shí)加強(qiáng)曾發(fā)生雷擊跳閘線路桿塔的接地電阻測(cè)試工作。
表1桿塔的工頻接地電阻測(cè)量周期及要求
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項(xiàng)目<?xml:namespace prefix = o /> |
周期 |
要求 |
說明 |
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有架空地線的線路桿塔的接地電阻 |
1) 發(fā)電廠或變電站進(jìn)出線 1 ～ 2km 內(nèi)的桿塔 2 年 2) 其他線路桿塔 5 年 |
當(dāng)桿塔高度在 40m 以下時(shí)，按下表要求；如桿塔高度 ≥40m ，則取下表值的 50% ，但當(dāng)土壤電阻率大于 2000Ω ． m ，接地電阻難以達(dá)到 15Ω 時(shí)可放寬至 20Ω |
對(duì)于桿塔高度≤ 40m ，如接地電阻難以降到 30Ω 時(shí)，可采用 6 ～ 8 根總長不超過 500m 的放射形接地體或連續(xù)伸長接地體，其接地電阻可不受限制。 但對(duì)高度 ≥40m 的桿塔，接地電阻不宜超過 20Ω |
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土壤電阻率Ω． m |
接地電阻Ω |
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≤ 100 |
10 |
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100 ～ 500 |
15 |
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500 ～ 1000 |
20 |
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1000 ～ 2000 |
25 |
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≥ 2000 |
30 |
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3.3加強(qiáng)絕緣
根據(jù)大量的權(quán)威試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，絕緣子串的雷電沖擊閃絡(luò)電壓和絕緣子的型式關(guān)系不大，而主要取決于串長。
但在線路設(shè)計(jì)過程中，一般不按雷電過電壓的要求選擇絕緣子串的絕緣子強(qiáng)度，但應(yīng)根據(jù)已選定的絕緣子水平來檢驗(yàn)線路的耐雷水平，并應(yīng)符合現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定。
如在某些情況下雷擊跳閘率太高，則可根據(jù)具體情況(如考慮采用降低接地電阻等其他綜合措施)酌量增加絕緣子片數(shù)。
另外，零值和劣質(zhì)絕緣子增多，絕緣水平下降亦會(huì)造成耐雷水平偏低。
表2有避雷線線路的耐雷水平
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額定電壓 (kV) |
一般線路 (kA) |
大跨越檔中央、發(fā)電 廠和變電所進(jìn)線保護(hù)段 (kA) |
額定電壓 (kV) |
一般線路 (kA) |
大跨越檔中央、發(fā)電 廠和變電所進(jìn)線保護(hù) 段 (kA) |
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35 |
20 ～ 30 |
30 |
220 |
80 ～ 120 |
120 |
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60 |
30 ～ 60 |
60 |
330 |
100 ～ 140 |
140 |
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110 |
40 ～ 75 |
75 |
500 |
120 ～ 160 |
160 |
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154 |
90 |
90 |
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