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标题: 路避雷器在输电线路防雷中的应用 [打印本页]

作者: dddd 时间: 2007-8-1 21:54
标题: 路避雷器在输电线路防雷中的应用
【摘要】　介绍了线路避雷器防雷的原理，并对挂网运行2 a以后的避雷器进行了跟踪统计，对线路避雷器的防雷效果进行了评估。
【关键词】　输电线路　杆塔　线路避雷器　雷击
Application of Lightning Arresters on Transmission Lines
Abstract　This paper introduces the theory of the transmission line lightning arresters. After one year of application and recording, the effect of lightning protection for the transmission line arresters is evaluted.
Key words　transmission line　tower　line lightning arrester　lightning strick

0　前言
　　近几年来，由于环境条件的不断劣化，雷击引起的输电线路掉闸故障也日益增多，不仅影响设备的正常运行，而且极大地影响了日常的生产、生活。从山东省来看，淄博属于多雷区，每年都发生雷击线路掉闸故障。前些年，主要集中在南部山区线路，近几年有向北部平原转移的趋势，雷击已成为影响输电线路安全可靠运行的最主要因素。
　　为了减少输电线路的雷击故障，采取了各种综合防雷措施，如降低杆塔接地电阻、提高线路绝缘水平、采用负角保护、架设耦合地线等，取得了一定的效果。但对于分布在高土壤电阻率的部分线路，降低杆塔接地电阻难度较大，对于防治绕击雷对线路造成的故障仍没有好的对策。
　　目前，国外已广泛使用线路型合成绝缘氧化锌避雷器用于输电线路的防雷，取得了很好的效果。从1997年开始，淄博电业局与原电力部中能公司合作，使用该公司生产的线路避雷器，并分别在35 kV、110 kV线路上运行，经过2个雷雨季节的考验取得了明显的效果。
1　线路避雷器防雷的基本原理
　　雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。
　　雷击杆塔时塔顶电位迅速提高，其电位值为
　　　　　　Ut=iRd L.di/dt　　　　(1)
式中　　i——雷电流；
　　　　Rd——冲击接地电阻；
　　　　L.di/dt——暂态分量。

　　当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时，将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1＞U50，如果考虑线路工频电压幅值Um的影响，则为Ut-U1 Um＞U50。因此，线路的耐雷水平与3个重要因素有关，即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说，线路的50%放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关，不加装避雷器时，提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻，在山区，降低接地电阻是非常困难的，这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。
　　加装避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。避雷器动作时塔顶电位和导线电位变化波形见图1。
　　以往输电线路防雷主要采用降低塔体接地电阻的方法，在平原地带相对较容易，对于山区杆塔，则往往在4个塔脚部位采用较长的辐射地线或打深井加降阻剂，以增加地线与土壤的接触面积降低电阻率，在工频状态下接地电阻会有所下降。但遭受雷击时，因接地线过长会有较大的附加电感值，雷电过电压的暂态分量L.di/dt会加在塔体电位上，使塔顶电位大大提高，更容易造成塔体与绝缘子串的闪络，反而使线路的耐雷水平下降。因为线路避雷器具有钳电位作用，对接地电阻要求不太严格，对山区线路防雷比较容易实现，加装避雷器前后线路的耐雷水平与杆塔冲击接地电阻的关系见图2，从图中不难发现加装线路避雷器对防雷效果是十分明显的。

图1　Im=200 kA，塔顶IE和导线IA的电位波形图


图2　线路耐雷水平IW与杆塔冲击接地电阻的关系

2　线路避雷器使用及动作情况
　　淄博电业局管辖的110 kV龙博1线和35 kV南黑线、炭谢线位于丘陵和山地，多年来经常发生雷击跳闸故障，据统计110 kV龙博1线在1989～1996年共发生5次雷击掉闸，35 kV南黑线、炭谢线分别在1994～1997年各发生6次雷击掉闸，虽然采取了各种措施，效果均不明显。1997年在易遭雷击的龙博1线62～64号和南黑线87、89、90号及炭谢线51号分别装设了7组共20只线路型氧化锌避雷器，安装方式是在龙博1线和南黑线各悬挂3组9只，在炭谢线51号上相和下相各悬挂1只(该杆不久前遭雷击)，经过2个雷雨季节的考验，线路未发生故障及掉闸事故，避雷器动作情况见表1。
表1　　避雷器动作情况



线路名称
装设杆号杆型
安装相别
投运时间
避雷器动作情况/次

龙博1线
62号直线垂排
上中下
1997-05-30
上0，中1，下2

　
63号耐张垂排
上中下
1997-05-30
上0，中1，下1

　
64号耐张垂排
左中右
1997-05-30
左1，中0，右1

南黑线
87号耐张杆
左中右
1997-06-10
无动作

　
89号耐张杆
左中右
1997-06-10
无动作

　
90号耐张杆
左中右
1997-06-10
无动作

炭谢线
51号耐张垂排
上下
1997-07-24
上5，下2

　　1997-07-21检查；1998-04-07检查。

3　避雷器的选型及安装维护
　　线路避雷器有2种类型，即带串联间隙和无串联间隙2种，因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。
　　线路避雷器安装时应注意：(1)选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔，最好在两侧相临杆塔上同时安装；(2)垂直排列的线路可只装上下2相；(3)安装时尽量不使避雷器受力，并注意保持足够的安全距离；(4)避雷器应顺杆塔单独敷设接地线，其截面不小于25 mm2，尽量减小接地电阻的影响。
　　投运后进行必要的维护：(1)结合停电定期测量绝缘电阻，历年结果不应明显变化；(2)检查并记录计数器的动作情况；(3)对其紧固件进行拧紧，防止松动；(4)5 a拆回，进行1次直流1 mA及75%参考电压下泄漏电流测量。
4　结束语
　　淄博电业局尝试应用线路氧化锌避雷器防止线路雷害故障取得了初步效果，装设线路避雷器的杆段均未发生雷击掉闸，在此基础上，山东电力集团公司1998年拨专款用于220 kV线路，在淄博电业局作为试点，以进一步探讨积累应用线路避雷器防雷工作的运行经验，便于今后在全省推广应用。

5　参考文献
　1　Koch R E. Design of Zinc Oxide Transmission Line Arrestes for Application on 138 kV Towers. IEEE Trans. on PAS,1985,104(10)
　2　Shih CH. Application of Special Arresters on 138 kV Lines of Application Power Cpmpany. IEEE Trans. on PAS,1985,104(10)
　3　Ohki Y, Yasufuku S. Lightning Arresters Developed for 500 kV Transmission Lines. IEEE Electrical Insulation Magazine,1994,10(4):61～62

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