0 前言
近幾年來(lái),由于環(huán)境條件的不斷劣化,雷擊引起的輸電線路掉閘故障也日益增多,不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)行,而且極大地影響了日常的生產(chǎn)、生活。從山東省來(lái)看,淄博屬于多雷區(qū),每年都發(fā)生雷擊線路掉閘故障。前些年,主要集中在南部山區(qū)線路,近幾年有向北部平原轉(zhuǎn)移的趨勢(shì),雷擊已成為影響輸電線路安全可靠運(yùn)行的最主要因素。
為了減少輸電線路的雷擊故障,采取了各種綜合防雷措施,如降低桿塔接地電阻、提高線路絕緣水平、采用負(fù)角保護(hù)、架設(shè)耦合地線等,取得了一定的效果。但對(duì)于分布在高土壤電阻率的部分線路,降低桿塔接地電阻難度較大,對(duì)于防治繞擊雷對(duì)線路造成的故障仍沒(méi)有好的對(duì)策。
目前,國(guó)外已廣泛使用線路型合成絕緣氧化鋅避雷器用于輸電線路的防雷,取得了很好的效果。從1997年開(kāi)始,淄博電業(yè)局與原電力部中能公司合作,使用該公司生產(chǎn)的線路避雷器,并分別在35 kV、110 kV線路上運(yùn)行,經(jīng)過(guò)2個(gè)雷雨季節(jié)的考驗(yàn)取得了明顯的效果。
1 線路避雷器防雷的基本原理
雷擊桿塔時(shí),一部分雷電流通過(guò)避雷線流到相臨桿塔,另一部分雷電流經(jīng)桿塔流入大地,桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性,一般用沖擊接地電阻來(lái)表征。
雷擊桿塔時(shí)塔頂電位迅速提高,其電位值為
Ut=iRd+L.di/dt (1)
式中 i——雷電流;
Rd——沖擊接地電阻;
L.di/dt——暫態(tài)分量。
當(dāng)塔頂電位Ut與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位U1的差值超過(guò)絕緣子串50%的放電電壓時(shí),將發(fā)生由塔頂至導(dǎo)線的閃絡(luò)。即Ut-U1>U50,如果考慮線路工頻電壓幅值Um的影響,則為Ut-U1+Um>U50。因此,線路的耐雷水平與3個(gè)重要因素有關(guān),即線路絕緣子的50%放電電壓、雷電流強(qiáng)度和塔體的沖擊接地電阻。一般來(lái)說(shuō),線路的50%放電電壓是一定的,雷電流強(qiáng)度與地理位置和大氣條件相關(guān),不加裝避雷器時(shí),提高輸電線路耐雷水平往往是采用降低塔體的接地電阻,在山區(qū),降低接地電阻是非常困難的,這也是為什么輸電線路屢遭雷擊的原因。
加裝避雷器以后,當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí),雷電流的分流將發(fā)生變化,一部分雷電流從避雷線傳入相臨桿塔,一部分經(jīng)塔體入地,當(dāng)雷電流超過(guò)一定值后,避雷器動(dòng)作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線,傳播到相臨桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí),由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用,將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因?yàn)楸芾灼鞯姆至鬟h(yuǎn)遠(yuǎn)大于從避雷線中分流的雷電流,這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高,使導(dǎo)線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓,絕緣子不會(huì)發(fā)生閃絡(luò),因此,線路避雷器具有很好的鉗電位作用,這也是線路避雷器進(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。
以往輸電線路防雷主要采用降低塔體接地電阻的方法,在平原地帶相對(duì)較容易,對(duì)于山區(qū)桿塔,則往往在4個(gè)塔腳部位采用較長(zhǎng)的輻射地線或打深井加降阻劑,以增加地線與土壤的接觸面積降低電阻率,在工頻狀態(tài)下接地電阻會(huì)有所下降。但遭受雷擊時(shí),因接地線過(guò)長(zhǎng)會(huì)有較大的附加電感值,雷電過(guò)電壓的暫態(tài)分量L.di/dt會(huì)加在塔體電位上,使塔頂電位大大提高,更容易造成塔體與絕緣子串的閃絡(luò),反而使線路的耐雷水平下降。因?yàn)榫路避雷器具有鉗電位作用,對(duì)接地電阻要求不太嚴(yán)格,對(duì)山區(qū)線路防雷比較容易實(shí)現(xiàn),加裝避雷器前后線路的耐雷水平與桿塔沖擊接地電阻的關(guān)系見(jiàn)圖2,從圖中不難發(fā)現(xiàn)加裝線路避雷器對(duì)防雷效果是十分明顯的。
[$page] 2 線路避雷器使用及動(dòng)作情況
淄博電業(yè)局管轄的110 kV龍博1線和35 kV南黑線、炭謝線位于丘陵和山地,多年來(lái)經(jīng)常發(fā)生雷擊跳閘故障,據(jù)統(tǒng)計(jì)110 kV龍博1線在1989~1996年共發(fā)生5次雷擊掉閘,35 kV南黑線、炭謝線分別在1994~1997年各發(fā)生6次雷擊掉閘,雖然采取了各種措施,效果均不明顯。1997年在易遭雷擊的龍博1線62~64號(hào)和南黑線87、89、90號(hào)及炭謝線51號(hào)分別裝設(shè)了7組共20只線路型氧化鋅避雷器,安裝方式是在龍博1線和南黑線各懸掛3組9只,在炭謝線51號(hào)上相和下相各懸掛1只(該桿不久前遭雷擊),經(jīng)過(guò)2個(gè)雷雨季節(jié)的考驗(yàn),線路未發(fā)生故障及掉閘事故.
3 避雷器的選型及安裝維護(hù)
線路避雷器有2種類型,即帶串聯(lián)間隙和無(wú)串聯(lián)間隙2種,因運(yùn)行方式不同和電站避雷器相比在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有所區(qū)別。
線路避雷器安裝時(shí)應(yīng)注意:(1)選擇多雷區(qū)且易遭雷擊的輸電線路桿塔,最好在兩側(cè)相臨桿塔上同時(shí)安裝;(2)垂直排列的線路可只裝上下2相;(3)安裝時(shí)盡量不使避雷器受力,并注意保持足夠的安全距離;(4)避雷器應(yīng)順桿塔單獨(dú)敷設(shè)接地線,其截面不小于25 mm2,盡量減小接地電阻的影響。
投運(yùn)后進(jìn)行必要的維護(hù):(1)結(jié)合停電定期測(cè)量絕緣電阻,歷年結(jié)果不應(yīng)明顯變化;(2)檢查并記錄計(jì)數(shù)器的動(dòng)作情況;(3)對(duì)其緊固件進(jìn)行擰緊,防止松動(dòng);(4)5 a拆回,進(jìn)行1次直流1 mA及75%參考電壓下泄漏電流測(cè)量。
4 結(jié)束語(yǔ)