浅谈输电线路防雷改进措施,综合做好线路防雷工作

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　　摘 要：输电线路防雷是一项既复杂而又艰巨的工作，目前尚未有一种措施可以完全解决线路防雷问题。本文结合茂名供电局110kV良潘线防雷措施改造后运行状况和统计结果分析其防雷措施效果，对各类防雷措施的作用作了探讨和评价，指出各类防雷措施需综合使用才能达到较好的防雷效果；同时结合当前防雷研究成果和防雷思想，对输电线路防雷措施提出新的建议，从各方面综合做好线路防雷工作，提高茂名地区输电线路耐雷水平。
　　关键词：输电线路 防雷 改进措施 建议 综合
　　前 言：茂名电网处于雷电活动频繁区，雷击故障每年常有发生，且受输电线路运行时间长，设备性能逐年下降及环境变化等因素的影响，某些线路雷击跳闸次数有所增加。表1对茂名供电局2005-2009外力破坏跳闸进行了统计。由表1可知，2005-2009年间，雷击跳闸次数占总跳闸次数基本维持60%~85%的比例；此外，2010年1-5月份，受强烈雷电活动影响，线路雷击跳闸次数比往年明显增多，这说明了雷击故障仍是影响电网安全的重要因素之一。随着电网的不断发展和对电网供电可靠性要求的日益提高，改善防雷措施，提高线路耐雷水平对保障电网安全稳定运行，提高供电可靠性有重要作用。本文将主要就110kV良潘线防雷措施改造运行状况，探索如何改进防雷措施，综合做好防雷工作，提高线路耐雷水平。
　　表1：茂名供电局2005-2009外力破坏跳闸统计表
　　
　　 1、110kV良潘线基本概况和防雷措施改造情况
　　 1.1 110kV良潘线基本概况
　　 110kV良潘线由高州良德水电站至潘州变电站，全长30.2km，全线共有杆塔113基，全线导线采用LGJ-70/10钢芯铝绞线，地线采用单根GJ-35钢绞线； 95-113杆塔段架设双避雷线，设计污区为一级污区。良潘线90%的线路杆塔位于山地或丘陵地带，且该地区属雷电多发的地段。根据有关统计资料显示，该地区每年雷暴日均在80至100个之间，自投运以来，良潘线多次发生雷击跳闸事故，占该线路每年跳闸总数的70%以上，不能满足线路安全可靠运行的要求。
　　 1.2 110kV良潘线防雷措施改造情况
　　 （1）线路投运时全线采用瓷质绝缘子，经多年运行，发现大量的低值和零值绝缘子，影响了设备安全运行，于1995年全线更换为合成绝缘子。
　　 （2）1998年对全线杆塔进行接地网改造，采用φ12圆钢重新埋设接地网。
　　 （3）2000年对49、50、100、101、102、103号共5基杆塔安装了氧化锌避雷器。
　　 （4）2001年对全线的架空地线与接地引下线及接地棒的连接方式进行改进。
　　 （5）2004年4月将全线的合成绝缘子更换为玻璃绝缘子。
　　 2、输电线路防雷改进措施效果探索研究
　　 2.1架设双避雷线或避雷针，减小保护角。
　　 避雷线是架空线路最基本的防雷措施之一。架设避雷线，能减少雷电直击导线的概率，同时通过改善避雷线对导线的保护角，可以减少绕击导线的概率。表2列举了良潘线1995年至2009年雷击跳闸情况。
　　表2：110kV良潘线1995-2009年雷击跳闸故障统计
　　
　　 由表2可知，良潘线1995―2005年10年间，雷击跳闸总数为26次，年平均雷击故障率高达9次／(100 km.a)。经统计，雷击故障点多为架设单避雷线的#1-#94杆段，结合运行经验和故障统计分析可知，其主要原因是良潘线全线仅使用单根避雷线作为防雷保护，防雷保护角偏大，导致防雷效果较差。
　　 运行经验表明，避雷线的防雷效果在平原地区是很好的。但在山区，由于地形、地貌的影响，常出现绕击、侧击等避雷线屏蔽失效的现象；山区是多雷区，同时也是易绕击区，要减少绕击率，只有减少保护角，但在现有的铁塔上减少保护角的可行性不大，减少保护角必须从设计开始。对于新设计线路，可考虑在雷电易击段采用负保护角设计，必要时采用三避雷线。而对于运行线路，可考虑在横担端部的外侧向装设避雷针来加强防雷效果。现良潘线大修技改项目中，将全线架设双避雷线，以改善防雷效果。
　　 2.2 降低杆塔接地电阻和改善雷电泄流通道
　　 杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数，对一般高度的杆塔，当杆塔型号、尺寸与绝缘 子型号和数量确定后，降低杆塔接地电阻对提高架空送电线路耐雷水平、减少反击概率是非常有效的。
　　 2.2.1 改造地网
　　 改造地网能有效降低村塔接地电阻。由于良潘线部分杆塔的接地电阻值超标，且地网锈蚀情况相对严重，因此， 1998年，对全线杆塔的地网进行改造，重新用φ12圆钢作为接地体并严格按照规程规定施工，以确保线路杆塔接地电阻值满足线路运行要求。经地网改造后，从表2中对比1998-2009年数据来看,雷击跳闸次数并没有下降，防雷效果并不明显，但另一方面也说明了对于良潘线,其反击雷机率较小，绕击雷机率较大，从而能有效指导我们的防雷工作方向。
　　 2.2.2 改善雷电泄流通道
　　 雷电泄流通道因接触不良形成的电阻，会增加杆塔接地系统的电阻值，使良好的接地体难以发挥作用。在运行维护中发现从避雷线到接地体之间的中间环节会存在接触不良甚至断开的现象。在测量中，往往只关心接地体本身的电阻，而经常忽略接地体与杆塔的连接情况，造成雷电泄流通道不畅，难以很好地将雷电流引入大地，削弱防雷效果。
　　 由于改造地网后,良潘线的防雷效果并不明显，同时考虑到可能会是雷电流反击而造成线路跳闸情况， 2001年，对全线架空地线与接地引下线、接地棒的连接方式进行改进，采用螺丝连接方式增加三者相互间的接触面积，以确保雷电流的泄流通道畅通。对比2001-2009年数据可知，此防雷措施仍未十分有效，需要从其他方面改进防雷措施。
　　 2.3 安装线路避雷器
　　 在易受雷击且较为重要的区段及修复较为困难的杆塔如大跨越或高塔杆塔等安装线路避雷器，设置雷电快速释放通道,是一项较为有效的防雷措施。线路型避雷器与绝缘子串并联，其冲击放电电压和残压均低于绝缘子串的放电电压。当雷击杆塔或绕击导线在绝缘子串两端产生的过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器首先动作导通，释放雷电流，之后在工频电压下呈现高阻，工频续流截断，从而达到保护绝缘子的目的。目前的氧化锌线路避雷器性能稳定可靠，能较好地发挥释放雷电过电压的作用，有效地保护线路绝缘子和导线不被雷电电弧损坏。
　　 良潘线90%的杆塔处于雷电活动较强烈的山地或丘陵地带，结合其运行情况及杆塔所在位置进行了综合分析后， 2000年1月，在易受雷击段的49、50、100、101、102、103号杆塔上安装了氧化锌线路避雷器。
　　 经2000-2010年线路运行结果和统计数据表明，安装了线路避雷器的杆塔未再出现故障点，但未安装线路避雷器的其它杆塔仍受到雷击而引起线路跳闸故障，个别故障点甚至是出现在44、110号杆，这种情况主要是因为氧化锌线路避雷器的保护范围过小，不能对全线进行保护，由于经济效益因素原因，全线装设线路避雷器并不可行，只能选择性地使用线路避雷器，仍需探索其他有效防雷措施。
　　 2.4加强线路绝缘
　　 增加线路的外绝缘，有利于提高绝缘子的闪络电压和线路的耐雷水平，降低雷击跳闸率。同时爬距的增大，有利于防止污闪，一举两得。
　　 良潘线在投运时全线采用瓷质绝缘子，直线杆塔绝缘子型式为XP―4.5，耐张杆塔绝缘子型式为XP―7。由于投运年限已久，线路存在大量的低值和零值绝缘子，影响了设备安全运行，同时增加了检修工作量，经过分析后研究决定，在1995年10月全线更换为FXB-110/100型合成绝缘子，但后来经运行结果表明，合成绝缘子对于线路防雷工作未能起到有效作用。

　　 根据有关运行经验，同时比较了各型号绝缘子的有关技术参数后，在2004年4月，将良潘线全线合成绝缘子更换为玻璃绝缘子，即直线杆塔为LXHY5―70型、耐张杆塔为LXHY5―100型绝缘子。更换后运行结果表明，虽然沿线发生了多次雷击情况，且附近有多条线路发生雷击跳闸事故，但至2005年4月止，良潘线没有发生雷击跳闸事故，可见加强线路绝缘，采取耐雷水平较好的玻璃绝缘子，对提高线路耐雷水平有一定作用；同时玻璃绝缘子不需要进行零值检测，便于线路的运行维护工作。因此，为有效降低线路雷击跳闸率，建议在山地或丘陵地带应尽可能使用玻璃绝缘子。
　　 3. 防雷措施新思路
　　在现有的防雷措施下，输电线路仍存在一定的雷击跳闸率和事故率，如良潘线经过多次防雷措施改造后，近几年仍不可避免出现雷击故障，特别是2010年1－5月份，茂名高州地区线路多次出现雷击跳闸故障，影响电网安全稳定运行，而且线路普遍处于高山峻岭，难以迅速查找出雷击故障点，消除线路缺陷，因此，进一步研究经济实用的新型线路防雷保护措施是很有必要的。
　　 3.1.绝缘子串的首末两端使用大直径绝缘子
　　 线路运行经验表明，因雷击损坏的绝缘子串中，多数是靠近两端的一至三片绝缘子，第一片烧损最为严重、最多，而靠近横担侧的比例更多。由高电压理论可知，绝缘子串就尤如处在两侧“棒―棒”的极不均匀电场中，如在绝缘子串的首末两端使用大直径绝缘子，可使绝缘子串所处电场较为均匀，不易击穿，提高防雷水平，此方法与在合成绝缘子两端装设均压环效果类似。同时，在绝缘子串的首末两端使用大直径绝缘子，当雷电压较强，绝缘子确实无法避免击穿时，使得两端绝缘子损坏而中间串不致损坏，特别是对外径较小且一体性的合成绝缘子串来说，效果将会更好；而在玻璃绝缘子串中，端部使用大外径自爆式玻璃绝缘子，在受强电弧烧、灼损伤时自爆，非常容易发现，能使得工作人员及时找到故障，消除缺陷。
　　 3.2 转变防雷思想，采用并联间隙，“疏导”防雷
　　 传统的防雷保护措施，其核心思想是尽可能地提高线路耐雷水平，减少雷击跳闸率，我们称之为“堵塞型”防雷保护方式。目前我国把线路雷击跳闸率作为考核电网安全运行的重要指标，导致电网企业害怕雷击引起跳闸。但“堵塞”式防雷保护在经济效益上并不可行，且技术上难以实施。因此，一些防雷研究专家提出间隙防雷这种“疏导型”防雷保护方式，其核心思想是允许线路有一定的雷击跳闸率，采用间隙装置并联于绝缘子上。并联间隙结构简单、安装方便、价格低廉，可保护绝缘子免遭电弧烧伤，提高线路重合成功率。因此，采用并联间隙保护后，雷击跳闸虽有所增加,但雷击事故会大大降低，随着技术的不断进步，使用并联间隙将会同时降低雷击跳闸率，是传统防雷措施的一种有力保充。目前，我国部分35-220kV线路安装了并联间隙防雷保护装置，运行情况良好； 500kV溪浦线开始安装线路绝缘子并联间隙防雷保护装置，并于2010年6月1日挂网试运行，由此可见，线路安装并联间隙防雷装置，将会成为线路一种较有效的防雷措施，值得企业研究和应用。
　　结束语：110kV良潘线防雷措施改造后运行结果表明，减少线路保护角、降低线路接地电阻、改善雷电泄流通道、加强线路绝缘等防雷措施在一定程度上取得了相应的防雷效果，但需要区分每种措施的针对性和有效性，还要进行各种技术措施的技术经济比较，因地制宜，综合治理；在运行维护中，应在接地引线检查、接地电阻测量新方法研究、防雷技术培训等方面综合做好防雷工作；同时，应积极采用新技术、新理论，指导线路防雷工作，提高我局输电线路的耐雷水平。
　　参考文献：
　　【1】邱毓昌、施围、张文元 高电压工程 西安大学出版社 1995
　　【2】许仁来林宇舟 输电线路防雷措施的改进与完善
　　【3】罗真海架空送电线路综合防雷措施

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