11OKV输电线路雷电防护措施研究

分类：电力论文发表 时间：2012-11-09 11:09 关注：(1)

　　摘要：随着电力需求的增长, 电力生产的安全问题越来越受到重视，雷击是危害线路安全可靠运行的主要原因。因此，寻求有效的线路防雷保护措施，是电力工作者面临的重大课题。本文从分析输电线路雷击跳闸事故的经验入手，探讨改善和降低雷击跳闸率的防范相关措施。

　　关键词：输电线路 雷击跳闸 保护措施

　　1 如何防止输电线路遭雷击

　　防止输电线路遭遇击雷，采取的措施是沿线路装设避雷线，避雷线防雷电是通过防护对象的制高点或地面接引金属线的防雷电。根据防护对象的不同避雷线分为单根避雷线、双根避雷线或多根避雷线。可根据防护对象的形状和体积具体确定采用不同截面积的避雷线。避雷线一般采用截面积不小于35平方毫米的镀锌钢绞线。它的防护作用等同于在弧垂上每一点都是一根等高的避雷针。

　　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;通过对导线的藕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。通常来说，线路电压俞高，采用避雷线的效果俞好，而且避雷线在线路造价中所占的比例俞重也俞低。因此，110kV及以上电压等级的输电线路都应该架设避雷线。

　　2 输电线路遭雷击，采取防护措施防跳闸

　　2.1 防输电线路闪络

　　防输电线路闪络就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。采取的措施是加强线路绝缘、降低杆塔的接地电阻，在导线下方架设藕合地线等。

　　2.1.1增加杆塔绝缘

　　对山区的高杆塔、大跨越及雷击频繁的杆塔我们常采用增加绝缘子片数或更换成防污瓷瓶(或更换成合成绝缘子)的方法以增加绝缘来提高耐雷水平。对检测出的零值、破损、雷击绝缘子及时更换。

　　2.1.2 降低杆塔接地电阻

　　山区线路多数处于高土壤电阻率地区，对接地电阻超规的杆塔，我们采取加降阻剂、挖深接地坑道改善接地土壤率的办法将接地电阻降低到规程规定的范围内，并按规程要求每五年对全线杆塔接地电阻遥测一次，每两年对变电站进出口1～2公里的接地电阻遥测一次，发现不合格的及时进行更换处理。

　　2.1.3架设藕合地线

　　藕合地线的作用主要有两个：一是增大避雷线与导线之间的藕合系数，从而养活绝缘子串两端电压的反击和感应电压的分量;二是增大雷击塔顶时向相邻杆塔分流的雷电流。在导线下方架设藕合地线的分流和藕合作用，使线路耐雷水平提高。对于110Kv输电线路，不仅减少反击跳闸次数，也减少了一相导线绕击后再对另一相造成反击跳闸的机率。

　　2.2 防建弧

　　防建弧就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧。采取的措施是系统采用消弧线圈接地方式、在线路上安装避雷器等。

　　2.2.1电网安装消弧线圈后，发生单相接地时消弧电圈产生电感电流，该电感电流补偿因单相接地而形成的电容电流，使得接地电流减小，同时使得故障相恢复电压速度减小,治理电容电流过大所造成的危害;由于消弧线圈的嵌位作用，可有效的防止铁磁谐振过电压的产生。消弧线圈补偿效果越好，对电网的安全保护作用越大，所以需要跟踪电容电流变化自动调谐的消弧线圈。目前，自动补偿的消弧线圈国内主要有三种产品分别是调气隙式，调匝式及偏磁式。

　　调气隙式属于随动式补偿系统。其消弧线圈属于动芯式结构，通过移动铁芯改变磁路磁阻达到连续调节电感的目的。然而其调整只能在低电压或无电压情况下进行，其电感调整范围上下限之比为2.5倍。控制系统的电网正常运行情况下将消弧线圈调整至全补偿附近，将约100欧电阻串联在消弧线圈上。用来限制串联谐振压，使稳态过电压数值在允许范围内(中性点电位升高小于15%的相电压)。当发生单相接地后，必须在0.2S内将电阻短接实现最佳补偿。否则电阻有爆炸的危险。动芯式消弧线圈由于其结构有上下运动部件，当高电压实施其上后，振动嗓音很大，而且随着使用时间的增长，内部越来越松动，噪音越来越大。串联电阻约3KW，100MΩ 。当补偿电流为50A时，需要250KW容量的电阻才能长期工作，所以在接地后，必须迅速切除电阻，否则有爆炸的危险。这就影响到整个装置的可靠性。

　　调匝式装置属于随动式补偿系统，它同调气隙式的唯一区别是动芯式消弧线圈用有载调匝式消弧线圈取代，这种消弧线圈是用原先的人工调匝消弧线圈改造而成，即采用有载调节开关改变工作绕组的匝数，达到调节电感的目的。其工作方式同调气隙式完全相同，也是采用串联电阻限制谐振过电压。该装置同调气隙式相比，消除了消弧线圈的高噪音，但是却牺牲了补偿效果，消弧线圈不能连续调节，只能离散的分档调节，补偿效果差，并且同样具有过电压水平高，电网中原有方向型接地选线装置不能使用及串联的电阻存在爆炸的危险等缺点，另外该装置比较零乱，它由四部分设备组成(接地变压器，消弧线圈、电阻箱、控侧柜)，安装施工比较复杂。

　　偏磁式消弧线圈结构的特点：电控无级连续可调消弧线圈，全静态结构，内部无任何运动部件，无触点，调节范困大，可命性高，调节速度快。这种线圈的基本工作原理是利用施加直流励磁电流，改变铁芯的磁阻，从而改变消弧线圈电抗值的目的，它可以带高压以毫秒级的速度调节电感值。

　　控制方式的特点：采用动态补偿方式，从根本上解决了补偿系统串联谐振过电压与最佳补偿之间相互矛盾的问题。众所周知，消弧线圈在高压电网正常运行无任何好处，如果这时调谐到全补偿或接近全补偿状态，会出现串联谐振过电压使中性点电压升高，电网中各种正常操作及单相接地以外的各种故障的发生都可能产生危险的过电压。所以电网正常运行时，调节消弧线圈使其跟踪电网电容电流的变化有害无利，这也就是电力部门规定”固定式消弧线圈不能工作在全补偿或接近全补偿状态”的原因。国内同类自动补偿装置均是随动系统，都是在电网尚未发生接地故障前即将消弧线圈调节到全补偿状态等待接地故障的发生，这为了避免出现过高的串联谐振过电压而在消弧线圈上串联一阻尼电阻，将稳态谐振过电压限制到允许的范围内，并不能解决暂态谐振过电压的问题，另外由于电阻的功率限制，在出现接地故障后必须迅速的切除，这无疑给电网增加了一个不安全因素。偏磁式消弧线圈不是采用限制串联谐振过电压的方法，而是采用避开谐振点的动态补偿方法，根本不让串联谐振出现，即在电网正常运行时，不施加励磁电流，将消弧线圈调谐到远离谐振点的状态，但实际检测电网电容电流的大小，当电网发生单相接地后，瞬时调节消弧线圈实施最佳补偿。

　　2.2.2 线路避雷器有2种类型，即带串联间隙和无串联间隙2种，因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。线路避累器安装时应注意：① 选择多雷区且易遭雷击的物电线路杆塔，最好在两侧相临杆塔上同时安装;② 垂直排列的线路可只装上下2相;③ 安装时尽量不使遨雷器受力，并注意保持足够的安全距离;④ 避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于 25mm2，尽量减小接地电阻的影响。投运后进行必要的维护：① 结合停电定期测且绝缘电阻，历年结果不应明显变化;② 检查并记录计数器的动作情况;③ 其紧固件进行拧紧，防止松动; ④ 5a拆回，进行1次直流lmA及75%参考电压下泄偏电流测。

　　线路避雷器的防雷保护效果及其应用的若干建议。运行经验表明,防止输电线路雷击闪络的常规措施效果是有限的。然而在应用了线路金属氧化物避雷器后，却出现了重要的变化。国内外工程实践表明，线路防雷用金属氧化物避雷器无论在防止雷直击导线方面，还是在雷击塔顶或避雷线时的反击方面都非常有效的。

　　3 跳闸后迅速恢复供电减小损失

　　防输电线路停电，就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。采取的措施是装设自动重合闸、双回路线路采用不平衡绝缘方式等。

　　3.1 装设自动重合闸。在一定的运行条件下，线路雷击跳闸是不可避免的，但应限制在一定范围内。重合闸装置是作为线路防雷的一项重要措施，提高重合闸装置动作的可靠性，可有效地保证雷击跳闸后的供电可靠性。

　　3.2 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，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2片绝缘子，来提高该回线路的耐雷水平，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藕合作用，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。

　　4 结束语

　　雷电活动具有随机性和复杂性, 做好输电线路的防雷工作, 就必须抓住其关键点。以上相关措施可以有效减少雷害事故但不能彻底解决输电线路雷击问题,可见输电线路防雷工作任重道远，需要在实际工作中不断总结探讨。