输电线路防雷措施的探讨

1 雷电对输电线路的危害

海南电网中的事故以输电线路的故障占大部分, 输电线路的故障又以雷击跳闸占的比重较大, 尤其是在山区的输电线路中, 线路故障基本上是由于雷击跳闸引起的, 据运行记录, 架空输电线路的供电故障一半是雷电引起的, 所以防止雷击跳闸可大大降低输电线路的故障, 进而降低电网中事故的发生频率。

雷电对输电线路安全运行危害极大经常造成绝缘子闪络、线路跳闸事故。在山区、交通不便的地区, 给线路巡视、查找故障增加不少困难。雷电时常伴有瞬时大风与暴雨, 造成空气中湿度加大、绝缘电阻降低, 导线风摆过程中对杆塔安全距离减小时常会造成电力事故, 严重时会危及电网的安全运行和造成设备的损坏。

2 应采取的防雷措施

经多年摸索, 我国的输电线路防雷基本形成了一系列行之有效的常规防雷方法, 如降低接地电阻、架设避雷线、安装线路避雷器、安装保护间隙、架设耦合地线、采用不平衡绝缘、安装重合闸装置等。

2.1 降低接地电阻

(1) 水平外延接地, 如杆塔所在的地方允许水平放射接地体时应尽量采用水平放射方式。因为水平放射施工费用低, 不但可以降低工频接地电阻, 还可以有效地降低冲击接地电阻。 (2) 深埋式接地极, 如地下较深处的土壤电阻率较低, 可用深井式或深埋式接地极。 (3) 填充电阻率较低的物质或降阻剂。如附近有可以利用的低电阻率物质可以因地制宜, 综合利用。 (4) 敷设水下接地装置, 如杆塔附近有水源, 可以考虑利用这些水源在水底或岸边布置接地极, 可以降低接地电阻, 提高泄流能力。 (5) 防雷接地体应参考实际土壤导电率进行设计, 设计图纸和施工方案制定出后, 现场还要精心组织施工, 对水平接地体、垂直接地体的布置严格按设计要求, 对各焊接头的质量、降阻剂的使用、回填土每一个环节严格把关。对整个施工过程实行全过程质量监督。要针对杆塔接地装置运行中容易发生的问题, 加强运行维护和巡视检查, 及时进行缺陷处理, 定期进行接地电阻和回路电阻测量, 以保证输电线路杆塔的防雷接地装置一直处于良好的状态。

2.2 加强线路绝缘提高线路耐雷水平

绝缘子性能的优劣将直接影响到线路的耐雷水平。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, 对即将投入运行的220k V线路的绝缘子。对抽检不合格的绝缘子应拒绝接受, 防止劣质绝缘子挂网运行。对于雷击频繁地区, 可采取一些有针对性的措施, 局部适当提高线路的绝缘配合, 以提高其耐雷水平。

2.3 架设避雷线

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电直击导线, 同时还具有以下作用:分流作用, 以减小流经杆塔的雷电流, 从而降低塔顶电位;通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压;对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。

2.4 同塔双回采用不平衡绝缘

同塔双回线路雷击同时跳闸次数约占总雷击跳闸次数的70%, 为此应尽量减小雷电反击造成的同塔双回线路同时跳闸率 (雷电绕击因雷电流较小, 一般不会造成双回线路同时跳闸) , 可在原有同塔双回线路杆塔上采用不平衡绝缘方式, 即在其中一回线路中增加1~2片绝缘子, 来提高该回线路的绝缘水平, 而另一回线路保持原有绝缘水平不变。这样, 雷击杆塔时弱绝缘的一回线路先闪络, 闪络后的导线又相当于地线, 增加了对强绝缘回路导线的耦合作用, 进一步提高强绝缘回路的耐雷水平, 使其不跳闸, 保证线路的连续供电, 提高双回线路的供电可靠性。

3 10k V配电网的防雷技术

配电网中杆塔的平均高度要比送电线路的杆塔低, 线路的周围可能受到建筑物和树木的遮蔽, 当然遭受直击雷的机会也相对少一些, 但另一方面又由于配电网绝缘水平较低 (因电压等级低) , 线间距离也较小, 遭受直击雷很容易跳闸, 即有容易发生雷害事故的一面。运行经验证明, 配电网的雷害事故约占整个电力系统雷害事故的70%~80%。因此, 必须大力加强配电网的防雷保护, 才能提高供电的可能性。

10k V配电线路分布面广, 暴露于大气中, 易于遭受雷电袭击广, 线路绝缘水平低, 难以承受直击雷和感应雷的过电压。为使配电线路在雷击引起线路绝缘闪络发生跳闸后, 迅速自动恢复供电, 一般是在变电站中采用自动重合闸方式, 在线路上采用自动重合器、自动分段器等装置或减少绝缘上的电弧率来防止雷击事故, 以提高供电可靠性。当架空线路遭受雷击时, 几千安的工频续流电弧由于电动力的作用, 会沿导线向负荷方向移动直至变电站跳闸或损坏电力设备。10k V线路大部分是水泥杆和铁塔, 沿线均不架设接地线, 且由于采用绝缘水平较高的瓷横担, 故杆塔不接地。为此, 为防止雷电的危害, 我国现行《过电压设计规程》推荐了“配电装置雷电侵入波的保护接线”图, 但因配网的特殊性;供电半径长、悬挂高度低、负荷分散、防雷电侵袭措施不完善等, 都给供电可靠性造成威胁。因此, 要提高10k V供电可靠性, 防止雷电造成线路停电的问题已成电力部门的重要议程。

4 35k V变电所的防雷技术措施

4.1 防止直击雷

一般35k V线路避雷线不引到屋外配电装置的门型架构上, 而是将避雷线终止在线路终端杆塔上。从线路终端杆塔到屋外配电装置架构之间线路的直击雷保护, 应在屋外配电装置的直击雷保护范围之内。对于变电所内的主控室和35k V及以下的屋内配电装置, 必须用独立避雷针保护。屋外配电装置一般都采用避雷针作为直击雷保护装置, 但为了节约投资, 如果经过验算, 当避雷针上落雷时, 不致使电气设备遭到反击, 才可以将避雷针装在变电所的架构、照明灯塔或其它房屋建筑上, 否则要采用独立避雷针保护。

4.2 防止雷电侵入波

变电所对侵入波的保护主要依靠母线上装设阀型避雷器或金属氧化物避雷器。避雷器的安装位置必须认真选择, 要尽可能靠近主设备, 当然也要兼顾其它的设备。另外, 还要注意做好整个变电所的绝缘配合工作。

5 结语

输电线路防雷工作是一项长期艰巨的任务。为提高电网的可靠性, 保证线路不间断供电, 除加强防雷保护的技术管理工作和对避雷器勤于检测外, 还应从技术上采取措施;对于输电线路防雷工作, 应按照“层层设防, 突出重点, 因地制宜, 兼顾财力”的原则进行, 有针对性地采取各种有效措施为线路设置一道道有力的屏障, 减少雷电对线路的危害, 提高线路的耐雷水平。

摘要：在海南电网配电线路的事故中以线路雷击事故占比例较大, 因雷击而造成停电的事故时有发生。本文笔者结合多年运行实践经验主要对输电线路的防雷措施进行探讨, 可供广大同行工程技术参考。

关键词：雷电,输电线路,防雷措施