自2000年起,建德電網(wǎng)先后發(fā)生了5次雷電波侵入變電站的故障,雖未引起事故,但給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)了一定的影響,故障后檢查發(fā)現(xiàn):變電站內(nèi)備用的35千伏開關(guān)柜設(shè)備均發(fā)生了不同程度的閃絡(luò),2005年7月12日12時(shí)35千伏洋溪變尤為嚴(yán)重,開關(guān)柜內(nèi)SF6開關(guān)外絕緣表面電弧燒損嚴(yán)重,SF6開關(guān)外絕緣(環(huán)氧樹脂壓鑄成型)三相斷口間及A、C相對(duì)地有短路現(xiàn)象;進(jìn)線銅排、絕緣板等有多處放電痕跡。
經(jīng)分析,這幾起故障均發(fā)生在變電所進(jìn)線斷口處,變電所防雷設(shè)計(jì)完全符合設(shè)計(jì)規(guī)程要求,在進(jìn)線側(cè)均安裝了避雷器,35千伏架空線也安裝了避雷線。
一、變電站的雷電波入侵原因分析及采取的對(duì)策
1.變電站進(jìn)線產(chǎn)生斷口的原因分析
因雷電過(guò)電壓、人為外力破壞、污閃、設(shè)備故障或保護(hù)誤動(dòng)等原因?qū)е戮€路斷路器跳閘,重合閘前斷路器處于短時(shí)分閘狀態(tài);斷路器分閘后重合不成功,不能馬上恢復(fù)送電,又未做好安全措施(即拉開有關(guān)隔離開關(guān),將線路兩側(cè)接地隔離開關(guān)合上),則在這段時(shí)間內(nèi)斷路器實(shí)際上處于分閘狀態(tài),對(duì)無(wú)人值守的變電站,尤其是雷暴天氣時(shí),后一種情況經(jīng)常會(huì)遇到,且持續(xù)時(shí)間有時(shí)達(dá)數(shù)小時(shí)。
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根據(jù)雷電活動(dòng)規(guī)律可知,雷云中可能同時(shí)存在著幾個(gè)密集的電荷中心,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)電荷中心的主放電完成后,可能引起第二個(gè)、第三個(gè)電荷中心向第一個(gè)電荷中心形成的主放電通道放電。因此雷電波通常是多重的,連續(xù)性的,二個(gè)波間隔時(shí)間僅僅是1/10~1/100秒。第一重的雷電波引起斷路器的跳閘,而斷路器重合閘需要時(shí)間,存在著末重合閘成功前,第二重雷電波又入侵的可能性。
2.雷電波入侵的主要原因
雷電波主要是從線路進(jìn)線側(cè)入侵的,由反擊和繞擊引起的線路斷口雷電波入侵的概率并不大,因?yàn)樽冸娬疽话悴粫?huì)建在地形較特殊的環(huán)境中;變電站附近地區(qū)的桿塔接地電阻及避雷線的保護(hù)角較易做到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求;根據(jù)線路避雷器的保護(hù)范圍有限及雷電波陡度大、在線路阻抗衰減極快的情況可知,只有雷擊發(fā)生在離變電站很近的幾個(gè)桿塔的情況下才有可能通過(guò)變電站內(nèi)線路斷口泄放。
線路斷口雷電波入侵主要是雷擊感應(yīng)過(guò)電壓。當(dāng)變電站附近的空間云團(tuán)呈負(fù)電荷時(shí),則在桿塔的避雷線上感應(yīng)出正的電荷.而當(dāng)云團(tuán)電荷積累到一定程度對(duì)地放電時(shí),因地電位(也就是避雷線上的電位)不能突變,故在導(dǎo)線上感應(yīng)出一個(gè)負(fù)的感應(yīng)過(guò)電壓。線路上的雷擊感應(yīng)過(guò)電壓為隨機(jī)變量,其幅值及能量并不是很大。一般僅對(duì)35千伏及以下線路的絕緣有一定威脅。但在泄放通路中有斷口,根據(jù)波的折射理論及因阻抗不配,波的振蕩會(huì)形成很高幅值的過(guò)電壓,從而對(duì)220千伏系統(tǒng)絕緣構(gòu)成危害。
3.通常雷電過(guò)電壓的保護(hù)措施
變電站的雷電侵入波保護(hù)通常靠三道防線:一是在變電站內(nèi)設(shè)置避雷針,以屏蔽雷電波從大氣空間入侵;二是在進(jìn)線開關(guān)線路側(cè)安裝避雷器,以限制從線路上侵入雷電波過(guò)電壓的幅值;三是在斷路器或隔離開關(guān)后面、主變附近的母線上裝避雷器,以限制從線路上侵入雷電波過(guò)電壓的幅值。避雷器與電氣設(shè)備之間的最大距離不超過(guò)DL/T620標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值,否則應(yīng)在變壓器回路增設(shè)避雷器。
另外,對(duì)于35千伏變電站進(jìn)線段,應(yīng)設(shè)置1-2千米避雷線,避雷線的保護(hù)角度小于20°,以減少危險(xiǎn)雷電侵入波產(chǎn)生的機(jī)會(huì);盡可能降低桿塔接地電阻,使進(jìn)線保護(hù)段具有較高的耐雷水平。