杜新(1972-),男,華北電網有限公司大同超高壓供電公司輸電處,工程師,主要從事500kV輸電線路帶電作業(yè),檢修維護工作。
摘 要:為了減少雷擊對輸電線路的傷害,將線路避雷器安裝在輸電線路的易擊段,可以提高線路的耐雷水平。本文通過對架設在雷電活動頻繁地區(qū)的500kV線路上采用合成絕緣外套金屬氧化物避雷器改進防雷措施的研究,經過試驗和實際運行,證明此改進是成功、有效的。
關鍵詞:線路避雷器防雷效果分析
0 引言
實際運行經驗表明,輸電線路的故障一半以上是由雷電引起的。所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障,進而降低電網中事故的發(fā)生頻率。輸電線路常規(guī)防雷方法,有降低接地電阻、架設避雷線、加裝耦合地線、安裝自動重合閘等,但是對于一些山區(qū)線路,雷害十分頻繁,降低接地電阻又極其困難,而且費用高、工作量大,效果也受到一定的限制。由而近些年合成絕緣外套金屬氧化物避雷器的研制成功,為解決線路的防雷提供了一種新的手段。
1 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空氣間隙的組合結構,避雷器本體基本不承擔系統運行電壓,不必考慮在長期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。
當雷擊桿塔時,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,這也是為什么山區(qū)輸電線路屢遭雷擊的原因。
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。
2 線路避雷器的選用
懸掛在線路鐵塔上的復合絕緣外套氧化鋅避雷器有兩種:一種是外部帶間隙的復合絕緣外套氧化鋅避雷器(簡稱 GMOA);另一種是外部不串間隙的復合絕緣外套氧化鋅避雷器(WGMOA)。GMOA的外串間隙在線路正常運行時能夠隔離電網運行電壓,保持MOA不承受電壓,所以避雷器的額定電壓可以選得較低,而且在MOA故障損壞時允許線路繼續(xù)運行。當線路遭受雷擊時(繞擊或反擊),線路避雷器可靠動作,且保護絕緣子串不發(fā)生閃絡,輸電線路的開關就不會跳閘,從而提高了電力系統供電可靠性和經濟性。所以為了安裝方便、獲得好的保護效果,并便于監(jiān)視避雷器的運行狀況,一般選擇使用外部帶間隙的復合絕緣外套氧化鋅避雷器。
3 線路避雷器的選點
大量運行經驗表明,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),或對易擊區(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、運行經驗及線路所經的地形。綜合以上各種因素,確定線路避雷器安裝的最佳地點,提高線路的耐雷水平。
4 線路避雷器安裝之前的準備工作及維護
4.1線路避雷器安裝時應注意:
(1)選擇多雷區(qū)且易遭雷擊的輸電線路桿塔,最好在兩側相臨桿塔上同時安裝;
(2)垂直排列的線路可只裝上下2相;
(3)安裝時盡量不使避雷器受力,并注意保持足夠的安全距離;
(4)避雷器應順桿塔單獨敷設接地線,其截面不小于25 mm2,盡量減小接地電阻的影響。
4.2 投運后進行必要的維護:
(1)結合停電定期測量絕緣電阻,歷年結果不應明顯變化;
(2)檢查并記錄計數器的動作情況;
(3)對其緊固件進行擰緊,防止松動;
(4)避雷器安裝投運前應進行規(guī)定的電氣試驗。測量其絕緣電阻、直流1 mA下的電壓U1mA及電壓為75%U1mA下的泄漏電流,測量結果應與出廠數據比較無明顯變化,并應符合規(guī)程規(guī)定。安裝過程中要按要求安裝好串聯間隙,安裝投運后要檢查并記錄計數器的動作情況,以便日后能夠對其他線路作分析比較。
5 結束語
在輸電線路易擊區(qū)桿塔上安裝線路避雷器可以提高了線路的耐雷水平,但是,正確選擇線路避雷器安裝位置是能否充分發(fā)揮線路避雷器作用的關鍵。另外我們要繼續(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驗,不斷地提高線路的耐雷水平。
參考文獻
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注:文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。