输电线路防雷改进措施的研究.doc

1、输电线路防雷改进措施的研究【摘要】：近几年来，惠州电网中的事故以输电线路的故障占大部分，输电线路的故障又以雷击跳闸占的比重最多，达到 65%， ，尤其是在山区的输电线路中，线路故障基本上是由于雷击跳闸引起的，所以防止雷击跳闸可大大降低输电线路的故障，进而降低电网中事故的发生频率。通过在惠州电网雷电活动频繁地区的 110 kV 博金线上采用合成绝缘外套金属氧化物避雷器改进防雷措施的研究，经过试验和实际运行，证明此改进是成功、经济和有效的，雷击跳闸次数由 2006 年的 3 次，降为 2007年的 1 次，2008 年和 2009 年 6 月的 0 次。 【关键词】： 输电线路 防雷 接地 改进措

2、施 中图分类号： TM621 文献标识码： A 【前言】：经过多年摸索，我局的输电线路防雷措施基本上形成了一系列行之有效的常规防雷方法，如降低接地电阻、架设避雷线、安装自动重合闸、采用消弧线圈接地方式、加强线路绝缘等，但是对于一些山区线路，雷害十分频繁，降低接地电阻又极其困难，而且费用高、工作量大，效果也受到一定的限制。在惠州电网中雷电活动频繁的三个地区之一,有一条 110 kV 博金线经过，该线路的一些塔位于高山大岭上，这些塔在雷雨季节经常遭受雷击，造成线路跳闸。为了解决这个问题，在该线路 N1N69 号杆塔上共安装了 18 只合成绝缘外套金属氧化物避雷器，经过两年多的运行实践和一系列的带电

3、监测研究，证明这种改进的防雷措施对于山区线路的防雷是经济、有效的。 【正文】： 1 线路的基本情况及改造情况 1.1110 kV 博金线的基本情况 110 kV 博金线位于大山深处，高山大岭的线段约占 50%，雷电活动非常频繁，年雷电日在 65 日以上，每年由于雷击而引起的故障占全年运行故障的 20%左右.110 kV 博金线全长23.48 km，平地占 20%，一般山地占 30%，高山大岭占 50%。110 kV 博金线是博罗地区重要的输电线路，该线路又是雷击事故较多的线路之一，由于有近一半在山顶上，所以雷击点的查找以及瓷瓶串的更换极其困难，工作量很大。据资料介绍，雷击是有选择性的，线路全长

4、一半左右无雷击记录，多雷区和易击点约占全线的三分之一，加强多雷区和易击点的防雷措施能显著降低雷击跳闸率，所以我们决定在 110 kV 博金线N7、N11、N15、 N26、N47、N49 安装避雷器，以降低该线路的雷击跳闸率。 1.2110 kV 博金线 N1N69 塔的改进情况 1.2.1 接地的改善 N1N69 塔中接地电阻值高的杆塔共有 6 基：N7、N11、N15、N26、N47、N49 见表 1。此段杆塔高山大岭占 50%，一般山地占 30%，平地占 20%；我们对该段的接地进行了改善，重新埋设了接地引下线，对于接地土壤不好的采取了换土措施、打角桩和添加降阻剂，较严重的采取了埋设连续

5、伸长接地体的措施，工程实施后输电杆塔的接地电阻有了明显的降低。如表 2 所示 表 1 6 基杆塔接地电阻值高的情况 表 26 基杆塔改造前后接地电阻值的比较 1.2.2 加强线路绝缘 对于这一段线路中所有的耐张杆塔零值和自爆瓷瓶进行了更换，并且对所有的直线杆塔(保证对地距离足够的条件下) XP-7 瓷质绝缘子，改为采用 FXB-110/100 合成绝缘子。实施后的绝缘子爬电距离、泄漏比距大大提高,线路的绝缘水平也有较大幅度的提高。 2 避雷器的选择及参数的确定 2.1 避雷器的选择 2.1.1 选择复合绝缘外套氧化锌避雷器由于常用的避雷器是瓷外套，比较重，安装不便，使用在线路上有一定的局限性，

6、而且如果发生爆炸，它的碎片将危及临近绝缘子的运行安全，所以必须选择一种比较适合于线路上使用的避雷器。随着国内硅橡胶技术的发展，近些年研制成功的复合绝缘外套氧化锌避雷器就是一种适合悬挂于线路杆塔上的避雷器，与传统的瓷外套避雷器相比，它除去了笨重的外套，改用新型硅橡胶复合有机外套，因而它具有重量轻等优点，甚至在复合外套避雷器损坏时能允许线路继续运行，而其电气特性、保护特性方面大体与瓷外套避雷器相当。表 4 是浙江某公司研制的 110 kV 复合外套氧化锌避雷器的电气特性。 表 4110 kV 复合外套氧化锌避雷器电气特性 kV 2.1.2 选择外部不串间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器 悬挂在线路杆塔

7、上的复合绝缘外套氧化锌避雷器有两种：一种是外部带间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器(简称 GMOA)；另一种是外部不串间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器(WGMOA)。GMOA 的外串间隙在线路正常运行时能够隔离电网运行电压，保持 MOA 不承受电压，所以避雷器的额电压可以选得较低，而且在 MOA 故障损坏时允许线路继续运行，但是这种避雷器的保护特性较差，放电特性主要由间隙决定，其冲击放电电压比避雷器的残压要高得多。图 5 给出了浙江某公司研制的 110 kV 等级带串联外间隙的避雷器的外间隙冲击放电电压的试验结果。当 WGMOA 悬挂在线路上运行时，其运行状况可随时得到监视，且安装方便，保护特性相对

8、来说较好，仅决定于避雷器的残压。两种避雷器使用时各有优缺点，为了安装方便、获得好的保护效果，并便于监视避雷器的运行状况，我们决定选择使用外部不串间隙的复合绝缘外套氧化锌避雷器。 表 5110 kV 带串联间隙的氧化锌避雷器的间隙特性 2.1.3 避雷器参数的选择 由于选择使用 WGMOA，避雷器长期运行在相电压下，且线路运行条件比变电站内的运行条件苛刻，为了避雷器运行的可靠性，将 110 kV 复合绝缘外套氧化锌避雷器的额定电压由 100 kV 提高到 120 kV，持续运行电压由 73 kV 提高到 90 kV，直流 1 mA 电压提高到 170 kV，考虑到避雷器遭直击雷的几率大，因而避雷

9、器的大电流耐受水平由 65 kA 提高到 100 kA，具体参数见表 6。 表 6WGMOA 的参数 另外由于避雷器长期悬挂于线路上并承受相电压的作用，我们在避雷器的型式试验中增加了在避雷器施加拉力试验过程中的局放试验，试验时取 110 kV 避雷器一支，轴向施加静态机械负荷，施加拉力分别为500 kg,750 kg,在此负荷状态下施加 1.05 倍 Uc，测量避雷器的局部放电，试验的结果见表 7。 表 7 局部放电试验结果 试验结果表明，当轴向机械负荷加到额定破坏负荷时，局部放电没有变化，所以其机电性能是稳定的，达到了设计要求。3 避雷器的安装情况 3.1 避雷器的交接试验 为了在安装前了解

10、避雷器的性能，2006 年 11 月 2528 日在广州中试所高压试验大厅对浙江某公司的 18 只复合绝缘外套氧化锌避雷器进行了交接试验，试验项目包括避雷器的绝缘电阻测试、直流试验(直流 1 mA电压的测量、75%直流 1 mA 电压下泄漏电流的测量)、交流试验等，试验结果合格。避雷器安装位置的确定：经过考虑研究，决定在直线绝缘子串和耐张绝缘子串上安装避雷器的方式，安装的具体位置见图。考虑到在直线杆塔(垂直绝缘子串)上避雷器安装位置紧临绝缘子串，此时绝缘子串上的电压分布是否会影响避雷器的电位分布，继而影响避雷器的泄漏电流，从而加速避雷器的劣化过程，缩短避雷器的使用寿命，为此在广州中试所试验大厅

11、进行了模拟试验，试验的结果显示，避雷器的这种安装位置对于避雷器的使用寿命影响很小，也基本不会影响带电试验的试验结果。考虑到杆塔的海拔高度、地形、地貌以及避雷器的保护范围，在杆塔上装设了复合绝缘外套氧化锌避雷器，具体安装情况见表 8。 图 安装具体位置 表 8 氧化锌避雷器具体安装情况 4 避雷器的运行状况及分析 4.1 避雷器带电试验 18 只避雷器在进行了交接试验后，2007 年 1 月在 110 kV 博金线上安装，并于 2007 年 3 月进行了第一次带电测试，以积累避雷器带电试验的初始数据；然后在雷雨季开始后每个月进行了带电测试。从带电测试的结果看，避雷器运行正常。为了检验避雷器的性能

12、，在雷雨季节过后，随机抽取了两只避雷器，然后带电拆下进行了试验，试验结果合格，也就是说避雷器在经过一个雷雨季节的运行后，性能良好。 4.2 避雷器动作情况截止 2009 年 6 月，避雷器总共动作了 5 次，其中 2007 年的雷雨季节期间动作了 2 次，都在 N7 杆塔的 A 相，2008 年避雷器动作了 3 次，N11 杆塔 A 相、N26 杆塔 A、B 相各一次。N47 塔高35.7m m，与 N48 杆档距达 595 m，易遭雷击， N49 塔高 32.7 m，是这一段杆塔中海拔高度较高的杆塔，该塔位于一高山大岭顶部，孤伶伶的，极易遭受雷击，N49 塔曾于 2006 年遭受到一次雷击。

13、总之，避雷器五次动作，都能使 110 kV 博金线五次受到避雷器的保护，避免了线路五次跳闸，所以安装避雷器的效果是明显的。 4.3110 kV 博金线的运行情况 110kV 博金线自从 2007 年 1 月安装避雷器以来，运行直到 2009 年 6月，线路仅跳闸一次(2007 年 6 月 15 日)，事故点在 N19 塔，是由于杆塔遭受雷击造成的。该塔距 N11 杆 8 基杆塔，在安装的避雷器的保护范围以外，所以反过来可以说明，避雷器的保护效果是明显的，即在避雷器的保护范围以内的杆塔均受到避雷器的保护，而在保护范围外的杆塔会遭受雷击。运行表明：5 次雷击跳闸比较集中，所以避雷器的安装位置是比较

14、合理的，它避免了线路 5 次跳闸，避雷器的效果也是很明显的。综合比较 110 kV 博金线这几年的运行情况，可以发现 110 kV 博金线自2007 年 1 月安装了避雷器以来，雷击跳闸次数已于 2006 年的 3 次降至2007 年的 1 次、2009 年的 0 次(截止 6 月中旬)，虽然雷击有一定的随机性，但是避雷器 2007 年动作 2 次、2008 年动作 3 次，确确实实保护了线路，减少了雷击跳闸的次数，所以在线路上安装合成绝缘外套氧化锌避雷器能收到很好的保护效果。但是，线路型氧化锌避雷器因保护范围的不确定，且安装投资较高，以及今后需进行必要的运行维护等。因此在进行安装线路型氧化锌

15、避雷器时应结合雷电定位系统、运行状况、海拔高度、地形、地貌等情况进行合理选点，使线路的防雷工作更加具有针对性。 【结束语】： 110 kV 博金线由于经过高山大岭的一段线路，在雷雨季节经常遭受雷击，造成线路跳闸，在这段杆塔降低接地电阻比较困难，且费用高、工作量大，效果也受到一定的限制。为了解决这个问题，我局与浙江某公司合作，在该线路 N7、N11、N15、N26、N47、N49 杆塔上安装了总共18 只合成绝缘外套金属氧化物避雷器，经过两年多的运行实践，避雷器一共动作了 5 次，有效地保护了线路。合成绝缘外套避雷器参数选择正确，布置合理，能很好地保护线路，防止雷击跳闸。经过带电监测研究，证明避雷器的性能能够满足在线路上运行的需要，同时经过两个多雷雨季节的运行经验证明：这种改进的防雷措施对于在 110 kV 线路上安装适合于线路运行的合成绝缘外套金属氧化物避雷器来保护线路是一种经济的、有效的、可行的方法，是一种值得推荐的、有效的山区线路防雷方法。 【致谢】 惠州供电局输电部张威主任和林登勇同志对本文的修改提供了宝贵意见，谨此致谢！ 参考文献 华北电力技术，1998 年 10 期张学鹏、杨凤杰 高电压技术，2003 年 04 期于建龙 输电线路防雷技术问答，2002 年 05 月黄小华、杨尚