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線路避雷器(氧化鋅避雷器測試儀)在輸電線路防雷中的應用效果探討

2010-05-05 [1589]

1引言
  近幾年來,雷擊引起的輸電線路掉閘故障日益增多,從實際運行經(jīng)驗表明,輸電線路的故障一半以上是雷電引起的。為了減少輸電線路雷擊故障,通常采用多種的防雷措施,一般有: 架設避雷線; 降低桿塔接地電阻; 架設耦合地線; 提高線路的絕緣水平等等,取得了一定的防雷效果。但常規(guī)的防雷保護措施僅能部分地降低線路雷擊跳閘率,一些高土壤電阻率的線路桿塔、繞擊雷對線路造成影響及線路雷擊區(qū)防雷問題上,仍沒有找到比較好的解決方法。
  將線路避雷器安裝在輸電線路的易擊區(qū),是一種有效的線路防雷措施,在美國、日本等國已有十多年的運行歷史,取得了很好的效果。從2000年開始,廣州花都供電分公司對二條雷擊跳閘率較高的110kV輸電線路安裝了線路避雷器。經(jīng)過幾年的掛網(wǎng)運行,取得了較好的防雷效果。

2線路避雷器防雷的基本原理
  線路避雷器一般采用避雷器本體和串聯(lián)空氣間隙的組合結構,避雷器本體基本不承擔系統(tǒng)運行電壓,不必考慮在*運行電壓下的電老化問題,在本體發(fā)生故障時也不影響線路運行。串聯(lián)空氣間隙有兩種,一是純空氣串聯(lián)間隙(簡稱純空氣間隙),一是由合成絕緣子支撐的串聯(lián)空氣間隙(簡稱絕緣子間隙)。兩種間隙各有優(yōu)缺點,純空氣間隙不必擔憂空氣間隙發(fā)生故障,但在安裝線路避雷器時需要在桿塔上調(diào)整間隙距離,實施安裝時要求高一點; 情況相反,對于絕緣子間隙,由于間隙距離已由絕緣子下,實施安裝較為容易,但支撐串聯(lián)間隙的合成絕緣子承擔著較高的系統(tǒng)電壓。
  雷擊桿塔時,一部分雷電流通過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表征。
雷擊桿塔時塔頂電位迅速提高,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。
  當塔頂電位Ut與導線上的感應電位U1的差值超過絕緣子串50%的放電電壓時,將發(fā)生由塔頂至導線的閃絡。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4個重要因素有關,即線路絕緣子的50%放電電壓、雷電流強度、有無架空地線和塔體的沖擊接地電阻。一般來說,線路的50%放電電壓是一定的,雷電流強度與地理位置和大氣條件相關,不加裝避雷器時,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。
圖1為線路避雷器及絕緣子的伏-秒特性圖
  加裝避雷器以后,當輸電線路遭受雷擊時,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,當雷電流超過一定值后,避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導線,傳播到相臨桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導線時,由于導線間的電磁感應作用,將分別在導線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因為避雷器的分流遠遠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線電位提高,使導線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡電壓,絕緣子不會發(fā)生閃絡,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行防雷的明顯特點。
從圖1中不難發(fā)現(xiàn)加裝線路避雷器對防雷效果是十分明顯的。

3線路避雷器的選點
  大量運行經(jīng)驗表明,線路遭受雷擊往往集中于線路的某些地段。我們稱之為選擇性雷擊區(qū),或稱易擊區(qū)。線路若能避開易擊區(qū),或?qū)σ讚魠^(qū)線段加強保護,則是防止雷害的根本措施。實踐表明,下列地段易遭雷擊:
  (1)雷暴走廊,如山區(qū)風口以及順風的河谷和峽谷等處;
  (2)四周是山丘的潮濕盆地,如桿塔周圍有魚塘、水庫、湖泊、沼澤地、森林或灌木、附近又有蜿蜒起伏的山丘等處;
  (3)土壤電阻率(p)有突變的地帶,土地質(zhì)斷層地帶,巖石與土壤、山坡與稻田的交界區(qū)。巖石山腳下有小河的山谷等地,雷易擊于低土壤電阻率處;
  (4)地下有導電性礦的地面和地下水位較高處;
  (5)當土壤電阻率差別不大時,例如有良好土層和植被的山丘,雷易擊于突出的山頂、山的向陽坡等。
  線路避雷器一般安裝在線路易擊區(qū),但在選擇安裝線路避雷器地點過程中,必須結合本地區(qū)歷年來的線路雷擊跳閘情況、運行經(jīng)驗及線路所經(jīng)的地形。綜合以上各種因素,確定線路避雷器安裝的*地點,提高線路的耐雷水平。

4線路避雷器使用及動作情況
  花都區(qū)位于廣州市的北面,據(jù)氣象部門統(tǒng)計2000年至2002年花都區(qū)雷暴日平均為81天,屬多雷區(qū),廣州花都供電分公司管轄的輸電線路跳閘故障有80%是由于雷擊而引起的。
  廣州花都供電分公司管轄的110kV田梯線和110kV華軍芙線大部分線路走廊位于丘陵、山地,多年來經(jīng)常發(fā)生雷擊跳閘故障。根據(jù)這種情況,在這二條線路上安裝了9組避雷器,共27只。
  110kV田梯線全長13.88公里,1997年投入運行,據(jù)統(tǒng)計該線路在1998年和1999年共有5次的雷擊掉閘,其中#40~#45段就有3次雷擊掉閘。為此,我們對該線路的有關數(shù)據(jù)進行分析、研究,發(fā)現(xiàn)110kV田梯線#38~#46位于山的向陽坡上且為風口,桿塔的接地電阻也偏大。綜合各種因素,我們決定在110kV田梯線#40、#43、#45各安裝3組共9只避雷器,運行至今已接近3年時間,在這段時間,該線路沒有發(fā)生過雷擊掉閘故障。檢查線路避雷器的放電記數(shù)器,發(fā)現(xiàn)線路避雷器都有動作,動作情況見表1。
  110kV華軍芙線全長27.39公里,1996年投入運行。據(jù)歷年來的雷擊數(shù)據(jù)分析,該線路從1997年~2002年共有12次雷擊跳閘。為此,我們對110kV華軍芙線全線進行了現(xiàn)場勘察,根據(jù)歷年來的雷擊桿塔情況和桿塔所處的地形、地貌,確定線路的易擊區(qū)并結合線路的實際運行情況,在2002年3月選點安裝了6組線路避雷器避雷器運行二年,線路未發(fā)生雷擊故障。避雷器動作情況見表1。

5結束語
  (1)、在輸電線路易擊區(qū)桿塔上安裝線路避雷器后,桿塔段未發(fā)生雷擊跳閘,提高了線路的耐雷水平,線路避雷器輸電線路的應用取得了初步的成效。
  (2)、正確選擇線路避雷器安裝位置是很重要的,是能否充分發(fā)揮線路避雷器作用的關健。
  (3)、繼續(xù)對輸電線路的防雷工作進行分析、總結,進一步探討積累線路避雷器的運行經(jīng)驗,不斷地提高線路的耐雷水平。
表1:

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