35kv架空線路防雷

1、35kV架空線路的防雷保護(hù)摘要：結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，以及我國35kV輸電架空線路的現(xiàn)狀，分析、總結(jié)多種防雷措施；在雷電活動(dòng)頻繁的“易擊段、易擊點(diǎn)及易擊相”以及山區(qū)和高土壤電阻率地區(qū)，采用綜合防雷措施，能使線路投資省、效果好，是值得推廣的技術(shù)。關(guān)鍵詞：35kV架空線路；防雷；避雷35kV電網(wǎng)在我國電力工業(yè)中特別是在以架空線為主的城市近郊及農(nóng)村供電網(wǎng)中占有相當(dāng)重要的地位。以架空線為主的35kV線路多經(jīng)過山區(qū)，連綿不斷地分布在曠野上，極易遭雷擊。絕大多數(shù)35kV線路為34片絕緣子，本身的絕緣水平較低。當(dāng)雷擊架空線路時(shí)，不論是感應(yīng)雷過電壓還是直擊雷過電壓都極易引起絕緣子閃絡(luò)。通過降低線路桿塔接地電阻等措施在

2、一定程度上可提高線路耐雷水平和降低絕緣子閃絡(luò)概率，但要保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)是不大可能的。因此降低35kV線路雷擊跳閘率的關(guān)鍵是使線路因雷擊引起單相接地時(shí)的工頻續(xù)流盡早熄弧，避免單相接地發(fā)展成相間短路而導(dǎo)致線路跳閘。一、35kV線路雷電性能分析35kV線路常用桿塔除兩端外無架空地線，絕緣水平低。感應(yīng)雷、直擊雷、反擊雷均可能威脅安全運(yùn)行。圖1中a和b分別為上、下層橫擔(dān)的長(zhǎng)度，mm；L1為抱箍上裝設(shè)角鋼的長(zhǎng)度，m。圖135kV線路典型桿型圖d>65m1 .感應(yīng)雷害：對(duì)一般高度的線路，規(guī)程建議，當(dāng)雷擊點(diǎn)與線路的距離時(shí),Ug=25Ihd/d式中，Ug為導(dǎo)線雷擊感應(yīng)最大過電壓，kV；I為雷電流輻值，

3、kA；hd=12.4-2f/3,為導(dǎo)線平均高度，m；d為雷擊點(diǎn)距線路的距離，m；f為導(dǎo)線弧垂，m0f取為4m,Ug為374.5kV,絕緣子用的3片X-4.5的絕子用臨界雷閃電壓U50%=100+84.5X3=353.5kV,故至少需4片懸瓶組成絕緣用或S-380瓷橫擔(dān)才不會(huì)造成絕緣閃絡(luò)。2 .直擊雷害：雷擊導(dǎo)線時(shí)絕緣子用閃絡(luò)的雷電流I2=U50%/100=3.5kA,據(jù)lgP=-I/88,P為雷電流幅值概率，超過此雷電流的概率為91%,即91%的雷電流都可能造成絕緣子用閃絡(luò)。3 .反擊雷害：無避雷線時(shí)，雷擊上導(dǎo)線對(duì)桿閃絡(luò)后再向中導(dǎo)線反擊，其耐雷水平：I1=U50%/(1-k)(Rch+(Lgt

4、/2.6)+(hd/2.6)(2)其中，k為導(dǎo)線和避雷線(無避雷線時(shí)指上層導(dǎo)線)間的耦合系數(shù)；Rch為桿塔沖擊接地電阻，Q;Lgt為桿塔電感，pH。經(jīng)計(jì)算得k=0.2,I1=20.16kA,根據(jù)lgP=-I/88,超過20.116kA雷電流的概率為58%。二、提高35kV線路防雷水平的措施4 .降低線路接地電阻35kV線路典型桿型的耐雷水平與接地電阻關(guān)系見圖2。可見降低接地電阻，能夠大輻度地提高其反擊耐雷水平。80r51。IS202SW354045SO»播域阻圖2不同地阻時(shí)35kV線路耐雷水平為降低35kV線路接地電阻，除采取減小接地線過渡電阻、接地網(wǎng)除銹補(bǔ)焊、使用降阻劑等常用方法外

5、，還采取以下綜合措施降低接地電阻35kV線路橫擔(dān)接地點(diǎn)通常在橫擔(dān)抱箍處，通過穿心螺栓與接地引下線連接后與地網(wǎng)相連。實(shí)際因施工過程中施工質(zhì)量和長(zhǎng)期銹蝕，穿心螺栓與接地引下線接觸面脫開或接觸面積小，造成未接地的情況，這在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)多次。整改措施是改變?cè)c(diǎn)對(duì)面接地措施，在上下層導(dǎo)線橫擔(dān)面上與接地引下線聯(lián)接（面對(duì)面接地），通過接地引下線與地網(wǎng)相連。35kV線路通常采用1根約100m的圓鋼作接地線。但在土壤電阻率稍大處接地電阻通常不能30Q,運(yùn)行單位改為采用4根名勺30m的圓鋼焊接成放射狀地網(wǎng)，接地電阻一般能5Q,且在雷電波沖擊下，沖擊電阻較工頻電阻大大降低。在地勢(shì)多變地區(qū)，土壤電阻率變化較大，同一基電

6、桿，不同方向測(cè)得的土壤電阻率相差很大。測(cè)試不同方向接地線的電阻值相差達(dá)7Q,故向其低的方向延長(zhǎng)埋設(shè)地網(wǎng)。5 .提高線路絕緣水平35kV線路雷擊跳閘率高的一個(gè)原因是其絕緣水平較低。早期采用瓷橫擔(dān)絕緣子S-280,雷擊沖擊閃絡(luò)電壓為280kV;后建設(shè)新線路均采用瓷瓶用，一般為3片XP-7絕緣子，臨界雷閃電壓為353kV。如前述，雷擊線路附近大地時(shí)，感應(yīng)過電壓可達(dá)374.5kV,極可能引起三相絕緣閃絡(luò)跳閘，同時(shí)反擊耐雷水平也極低，接地電阻為10Q,桿型大致不變時(shí)，耐雷水平僅為11kA。絕緣水平提高減少了感應(yīng)雷的危害，同樣10Q的接地電阻，反擊耐雷水平增至29.4kA0提高線路絕緣水平，在運(yùn)行中要做好

7、低值或零值絕緣子的檢測(cè)，防止雷擊時(shí)因用中零值絕緣子存在而使其絕緣下降，甚至發(fā)生絕緣子炸裂掉用事故。6 .安裝線路型避雷器實(shí)踐表明，避雷線的防雷效果在平原地區(qū)很好，而在山區(qū)，因地形、地貌的影響，經(jīng)常出現(xiàn)繞擊、側(cè)擊等現(xiàn)象，使得避雷線屏蔽作用失效。35kV及以下線路，按規(guī)程一般只在發(fā)電廠、變電站的進(jìn)出線段架設(shè)12km避雷線，并不沿全線架設(shè)。因此，線路因雷擊而跳閘的事故非常頻繁，電網(wǎng)的運(yùn)行安全受到很大的威脅。通過實(shí)踐證明在線路上安裝線路型復(fù)合外套金屬氧化物避雷器，可以極大地提高架空輸變電線路的抗雷擊性能，降低線路雷擊跳閘率。下列情況可考慮選用線路型避雷器：（1）多雷區(qū)且歷年雷擊跳閘率高的輸電線路桿塔。

8、（2）新建線路（或已建線路）中，接地電阻難以達(dá)到技術(shù)要求，同時(shí)又有遭受雷擊可能的桿塔。（3）經(jīng)常遭雷擊，但供電可靠性要求不是特別高的線路。（4）當(dāng)桿塔接地電阻較小時(shí)（如15Q）,桿塔電位升高對(duì)絕緣子的反擊可能性較小，主要考慮雷電繞擊導(dǎo)線，故單回線路以在兩側(cè)各裝1支（共2支）氧化鋅避雷器為宜；雙回線路可在上面兩側(cè)各裝1支（共2支）；當(dāng)桿塔接地電阻較大時(shí)（如60Q）,主要考慮雷擊桿塔的反擊，單回線路可在三相各裝1支（例如最上端），雙回線路可在最上端各裝1支（共2支），這主要是從經(jīng)濟(jì)方面考慮，要達(dá)到更好的效果則最好裝3支。（5）當(dāng)有避雷線時(shí)，流經(jīng)氧化鋅避雷器的雷電流能量相對(duì)較小，一般約為20kA以內(nèi)

9、。標(biāo)稱放電流5kA的氧化鋅避雷器可通過4/10us大電流4065kA,完全可滿足要求。當(dāng)要求保護(hù)的可靠性更大時(shí)，可選用標(biāo)稱放電流10kA的氧化鋅避雷器,它可通過4/10us大電流100kA0200kV及以下電壓等級(jí)的氧化鋅避雷器沒有必要選用標(biāo)稱放電流20kA的氧化鋅避雷器。沒有避雷線時(shí)（如35kV系統(tǒng)），流經(jīng)氧化鋅避雷器的雷電流能量較大，應(yīng)選用YH10WX5-51/134（L）氧化鋅避雷器。7 .增設(shè)架空避雷線沒有架空地線的35kV線路，其雷害最嚴(yán)重的后果是導(dǎo)線斷落和瓷瓶用掉用，危及設(shè)備和人身安全。故在雷電活動(dòng)集中的易擊區(qū)域、重要跨越、人口稠密區(qū)等增設(shè)架空避雷線，防止雷電直線于導(dǎo)線或絕緣子用。

10、圖1桿型中，加裝一付抱箍，在其上裝設(shè)1或2根角鋼，然后地線裝設(shè)掛線金具。避雷線的線路應(yīng)防止雷擊檔距中央反擊導(dǎo)線。15c無風(fēng)時(shí)，檔距中央導(dǎo)線與避雷線間距離應(yīng)為：S1=0.012l+1,式中：s1為導(dǎo)線與避雷線間的距離，l為檔距長(zhǎng)度，避雷線的弛度小于導(dǎo)線弛度，故L1+1.6+Af=s1即滿足要求，L1為抱箍上所裝角鋼長(zhǎng)度（見圖1）,m；Af為導(dǎo)線與地線弧垂之差。裝設(shè)避雷線后，該桿型的耐雷水平據(jù)規(guī)程計(jì)算，接地電阻為10Q時(shí)，雷擊于地線，一側(cè)下導(dǎo)線閃絡(luò)后再向另一側(cè)下導(dǎo)線反擊，經(jīng)計(jì)算得耦合系數(shù)為0.399,其耐雷水平I1=53.4kA0比無避雷線時(shí)提高了19.5kA。且增設(shè)避雷線后，對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)角為16

11、.5。與降低接地電阻配合，架設(shè)避雷線可取得很好的防雷效果。8 .搞好線路的維護(hù)工作新線路投入運(yùn)行后，由于桿塔接線的松動(dòng)，基礎(chǔ)下沉等原因，都會(huì)使桿塔發(fā)生傾斜，使導(dǎo)、地線的弧垂發(fā)生變化，因此應(yīng)定期對(duì)導(dǎo)、地線的弧垂進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)超過誤差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。由于天氣干旱，使桿塔基礎(chǔ)土壤電阻率增加，因此每年在春季干旱季節(jié)，應(yīng)對(duì)每基桿塔（不連避雷線）的工頻接地電阻進(jìn)行測(cè)試，使接地電阻值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。運(yùn)行線路上瓷質(zhì)絕緣子，因長(zhǎng)期處在交變的電場(chǎng)中，絕緣性能會(huì)逐漸下降，在受到雷擊大氣過電壓或操作過電壓時(shí)就會(huì)發(fā)生閃烙、擊穿、絕緣可能降為零值。因此，應(yīng)定期進(jìn)行巡視檢查，每年應(yīng)進(jìn)醒一次停電登桿檢查，清掃絕緣子片，發(fā)現(xiàn)有放

12、電、擊穿的絕緣子應(yīng)進(jìn)行更換。對(duì)運(yùn)行多年的絕緣子應(yīng)在停電的情況下，用不低于5000V的兆歐表進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)絕緣子的絕緣電阻小于500MQ時(shí)，即認(rèn)為絕緣子不合格，應(yīng)進(jìn)行更換。搖測(cè)方法:線路先分段，再分用、分片進(jìn)行，測(cè)出不合格的絕緣子片。三、35kV線路防雷的綜合治理及存在問題35kV線路耐雷水平低、雷擊跳閘率高，需有針對(duì)性地采取多種防雷措施。線路耐雷水平與地阻關(guān)系見圖3。10。時(shí)，增設(shè)架空避雷線和絕緣子都能明顯提高線路的防雷水平；40。時(shí)，只有安裝避雷器和耦合地線才有明顯效果。3101520JOJ$4QC圖3不同地阻、避雷線和絕緣時(shí)35kV線路的耐雷水平根據(jù)線路運(yùn)行中雷電活動(dòng)情況和易擊桿段，對(duì)雷擊跳閘率高的線路進(jìn)行綜合治理。四、結(jié)語近年來，雷擊跳閘率高的35kV線路主要是未進(jìn)行防雷綜合改造的新架設(shè)線路。而原跳閘率最高的線路經(jīng)過防雷綜合治理，雷擊跳閘率均大輻下降。說明35kV線路需在設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)考慮加強(qiáng)防雷措施，更需在運(yùn)行中采取針對(duì)性措施提高線路的防雷水平。架設(shè)避雷線，對(duì)提高反擊耐雷有重要作用，但存在繞擊或側(cè)擊現(xiàn)象；加強(qiáng)絕緣，受桿塔尺寸及投資的限制，無法有效地降低雷擊的跳閘率；裝設(shè)避雷針，投資較大，一般極少采用；降低桿塔接地電阻，對(duì)減少雷擊反擊跳閘率有決定