二、防范措施
對于線路防雷工作,應(yīng)按照“層層設(shè)防,突出重點(diǎn),因地制宜,兼顧財力”的原則進(jìn)行,采取各種有效措施為線路設(shè)置一道道有力的屏障,防止雷電波的侵入,提高線路的耐雷水平,避免或減少線路絕緣發(fā)生閃絡(luò),從根本上降低雷擊跳閘率。結(jié)合我省線路運(yùn)行實(shí)際狀況,提出以下防雷措施,僅供參考:
1、降低桿塔接地電阻
降低桿塔接地電阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地電阻阻值的高低是影響桿(塔)頂電位高低的關(guān)鍵性因素。接地電阻越小,雷擊時桿(塔)頂電位就越低,對線路造成的過電壓也就越小,從而使線路的耐雷水平得到提高。
在《電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊》和《電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定:有避雷線線路,每基桿塔不連避雷線的工頻接地電阻,在雷季干燥時,不宜超過表3所列數(shù)值。
表3:有避雷線架空電力線路桿塔的工頻接地電阻
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土壤電阻率(歐·米) | 100及以下 | 100以上 至500 | 500以上 至1000 | 1000以上 至2000 | 2000以上 |
接地電阻(歐) | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
一般來說,桿塔接地電阻若滿足表3中的要求,則在大多數(shù)情況下,不超過輸電線路耐雷水平(見表4)的雷電流侵入時就不易對線路造成閃絡(luò)。
表4:有避雷線的輸電線路的耐雷水平(千安)
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額定電壓(千伏) | 35 | 60 | 110 | 154 | 220 | 330 |
一般線路 | 20~30 | 30~60 | 40~75 | 90 | 80~120 | 100~140 |
大跨越中央和 進(jìn)線保護(hù)段 | 30 | 60 | ? 75 | 90 | 120 | 140 |
這其中比較特殊的是高桿塔。高桿塔由于本身高度的影響,自身電感較大,容易遭受雷擊。雷擊放電時桿(塔)頂電位升高,易使絕緣閃絡(luò)。同時,基于高桿塔重要性的考慮,對高桿塔接地電阻的要求比其他桿塔都要嚴(yán)格,其阻值不應(yīng)超過表3所列數(shù)值的50%。
此外,對于雷電活動特別頻繁地區(qū)的接地電阻,不能僅僅滿足于其阻值符合要求,而應(yīng)繼續(xù)開展降阻工作,以進(jìn)一步提高其耐雷水平。
那么,接地電阻滿足了要求,是否一定能防止雷電流的危害呢?一些線路運(yùn)行單位投入了大量的資金,改善了線路的接地電阻,但此后線路還是屢屢遭受雷擊,經(jīng)多次檢查、測試才發(fā)現(xiàn),故障桿段由于砼桿制造質(zhì)量不良和運(yùn)行年限較長等原因,桿內(nèi)的鋼筋已經(jīng)銹斷,砼桿經(jīng)導(dǎo)通測試其阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)。因此,要想從根本上降低桿塔的接地電阻,必須做好兩方面的工作:一是降低桿塔接地體處的接地電阻,二是改善砼桿內(nèi)鋼筋的接觸電阻,兩手都要抓,兩手都要硬。在此要強(qiáng)調(diào)的是要從源頭上抓好砼桿的導(dǎo)通測試工作。從新線路架設(shè)開始,就要對砼桿逐基進(jìn)行檢測,對于內(nèi)阻不合格的砼桿堅決不予掛網(wǎng)運(yùn)行。此外,對于已運(yùn)行多年的不合格砼桿,應(yīng)嚴(yán)格按《二十五項反措》要求,從桿頂外引接地扁鋼,與接地引下線相連。只有這樣,才能保證雷電流能迅速泄導(dǎo)入大地,保護(hù)線路不受閃絡(luò)。
2、提高線路耐雷水平,加強(qiáng)線路絕緣
絕緣子性能的優(yōu)劣將直接影響到線路的絕緣水平。線路運(yùn)行單位應(yīng)加強(qiáng)對絕緣子的全過程管理,加大對絕緣子的檢測力度,嚴(yán)把質(zhì)量檢驗(yàn)關(guān),防止劣質(zhì)絕緣子掛網(wǎng)運(yùn)行。對于已經(jīng)掛網(wǎng)運(yùn)行的絕緣子,應(yīng)嚴(yán)格按照《架空送電線路運(yùn)行規(guī)程》的規(guī)定定期對零、低值絕緣子進(jìn)行檢測,對不合格的應(yīng)及時更換,并對絕緣子的劣化率進(jìn)行統(tǒng)計和分析,確保線路絕緣始終滿足運(yùn)行要求。
此外,對于個別特殊區(qū)段和一些雷擊頻繁地區(qū),可采取一些有針對性的措施,適當(dāng)加強(qiáng)線路的絕緣配合,以提高其耐雷水平。
通常情況下220KV線路單串懸垂絕緣子串的絕緣子為13片,單串耐張絕緣子串的絕緣子為14片,基本能滿足防雷要求。但為了進(jìn)一步增強(qiáng)線路的耐雷水平,提高絕緣子串承受的50%沖擊放電電壓值,每串絕緣子串可適當(dāng)增加2片。實(shí)踐證明,一些增加了2片絕緣子的新線路投入運(yùn)行后,耐雷水平大大增強(qiáng),很少發(fā)生雷擊跳閘事故。
《電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》規(guī)定,全高超過40M有避雷線的高塔,其高度每增高10M就要增加一片絕緣子,以加強(qiáng)線路絕緣,防止雷擊塔頂時因塔頂電位升高而反擊線路,導(dǎo)致線路跳閘。
合成絕緣子以其重量輕、強(qiáng)度高、免維護(hù)、防污性能好等特點(diǎn)深受一些線路運(yùn)行單位的青睞,廣泛使用于線路的不同區(qū)段。但運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,在多雷區(qū)使用合成絕緣子,往往容易造成雷擊跳閘事故。究其原因,合成絕緣子雖有上述重量輕、強(qiáng)度高、免維護(hù)、防污性能良好等優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)也是顯而易見的——常規(guī)尺寸的合成絕緣子的防雷性能較差,如220KV線路上的合成絕緣子雷電全波沖擊耐受電壓僅有1000KV,而相同電壓等級線路上的瓷絕緣子雷電全波沖擊耐受電壓卻高達(dá)1200KV,比合成絕緣子高出20%。因此,為提高雷電活動頻繁地區(qū)掛網(wǎng)運(yùn)行的合成絕緣子的防雷性能,在省公司制定的《江西電網(wǎng)電網(wǎng)合成絕緣子技術(shù)管理規(guī)程》中規(guī)定:“雷電活動頻繁地區(qū)使用合成絕緣子,其結(jié)構(gòu)高度應(yīng)比常規(guī)尺寸增加10%~15%?!?br />
3、裝設(shè)避雷線
避雷線又名架空地線,主要對導(dǎo)線起屏蔽作用,用來分流雷電流,避免雷電直擊導(dǎo)線。避雷線敷設(shè)于導(dǎo)線上方,一般沿全線架設(shè),保護(hù)范圍成帶狀,最適合保護(hù)導(dǎo)線,因此常常在線路上作為防雷的主保護(hù)。一般來說,220KV及以上線路應(yīng)沿全線架設(shè)雙避雷線,110KV線路應(yīng)沿全線架設(shè)單避雷線(雷電活動頻繁地區(qū)應(yīng)架設(shè)雙避雷線),35KV線路一般不沿全線架設(shè)避雷線,但應(yīng)在變電所進(jìn)出線1~2KM架設(shè)避雷線。通過將架設(shè)避雷線和降低桿塔接地電阻這兩種方法有機(jī)地結(jié)合起來,能最大程度地泄導(dǎo)直擊桿(塔)頂?shù)睦纂娏鳎苊饩€路發(fā)生閃絡(luò)。
對于已經(jīng)裝設(shè)了避雷線的線路,其接地電阻受條件限制很難降低時,可在導(dǎo)線下方增加一條架空地線,稱為耦合地線。耦合地線雖然不能減少繞擊率,但在雷電直擊桿(塔)頂和反擊線路時能增大對相鄰桿塔的分流系數(shù)和導(dǎo)、地線間的耦合系數(shù),從而保護(hù)線路不發(fā)生閃絡(luò)。一些經(jīng)常遭受雷擊的線路在加裝了耦合地線后,線路雷擊跳閘率降低了一半左右。
4、加裝避雷針
對于一些雷電頻繁活動區(qū)段,可在桿頂加裝避雷針。避雷針不能避雷,只能引雷。雷云放電時,避雷針的針尖將成為感應(yīng)電荷的焦點(diǎn),雷電流沿著放電通道對避雷針進(jìn)行主放電,并迅速泄導(dǎo)入大地,保護(hù)線路不發(fā)生閃絡(luò)。
在防止繞擊雷方面,一些單位已經(jīng)做了很好的嘗試。通常在繞擊雷活動頻繁區(qū)段加裝負(fù)角保護(hù)針,該保護(hù)針為上翹30度長約2.4M的屏蔽針,安裝在線路兩邊相,可有效防止雷電繞擊,它與架設(shè)在導(dǎo)線上方的避雷線(避雷針)相互配合,截斷直擊雷和繞擊雷效果顯著,起到了很好的屏蔽效果。
5、加裝線路避雷器
對于一些雷電活動特別頻繁且接地電阻經(jīng)改造仍達(dá)不到要求的桿段,應(yīng)廣泛使用線路避雷器。線路避雷器實(shí)質(zhì)上是一個非線形電阻,電壓越高,電阻越小。它與絕緣子并聯(lián)在桿塔上,當(dāng)雷擊桿塔或避雷線時,其串聯(lián)間隙放電,因其雷電動作伏——秒特性比絕緣子低,故能保證絕緣子不再閃絡(luò),避免了線路跳閘停電。線路避雷器在防止雷電直擊桿(塔)頂、避雷線和繞擊導(dǎo)線后對絕緣子的沖擊閃絡(luò)方面有很好的效果,但因其價格昂貴,故運(yùn)行單位應(yīng)結(jié)合本地區(qū)歷年來的線路雷擊跳閘情況、線路所經(jīng)的地形及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行綜合考慮,合理選擇安裝位置,以充分利用有限資金達(dá)到最佳效益。
6、裝設(shè)線路自動重合閘裝置
輸電線路遭受雷擊跳閘一般都是瞬時性接地故障,大多數(shù)情況下都能在線路跳閘后自動重合成功,因此,裝設(shè)線路自動重合閘裝置,對于提高線路的供電可靠性大有裨益。
7、良好的接地
除了前面談到的改善接地電阻所做的人工接地外,還應(yīng)盡量利用拉線、桿塔的金屬部分、鐵塔基礎(chǔ)等做自然接地。良好的接地是線路得以安全運(yùn)行的根本保障。前面提到的架設(shè)避雷線、加裝避雷針等防雷措施實(shí)質(zhì)上只能起到較好的引雷效果,若接地滿足不了要求,雷電流就會泄導(dǎo)不暢,反而會造成桿(塔)頂電位升高,對線路進(jìn)行反擊。因此,防雷與接地密不可分,難以割舍,必須協(xié)同一致,相互配合,線路防雷工作才能卓有成效。
總體來說,線路發(fā)生雷擊跳閘的原因是多方面的,以上防雷措施不一定都能奏效。因此在選擇線路防雷措施前必須先查明線路遭受雷擊的原因,再對癥下藥,采取一些有針對性的措施,防雷工作才能起到實(shí)效,線路雷擊跳閘率才有可能從根本上得到控制。
參考文獻(xiàn):
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[2] SDJ 7-79,電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計技術(shù)規(guī)程
[3] 架空送電線路運(yùn)行規(guī)程
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