第第頁基于獨山子輸電線路防雷問題的研究【摘要】雷電是自然界中雷云之間或雷云與大地之間的一種放電現(xiàn)象,雷擊時不僅會威脅人們的生命安全,也會對電力線路、配電設備等造成破壞。而獨山子輸電線路是確保煉化企業(yè)安全生產(chǎn)的先決條件,所以雷擊現(xiàn)象必須引起重視,切實做好防雷工作。本文主要對獨山子2011年開展的輸電線路防雷工作進行總結(jié)和分析,探討新的防雷技術,為今后的防雷工作提供借鑒。

【關鍵詞】架空線路避雷器避雷線防雷措施

1引言

架空輸電線路長達數(shù)十公里或更多,點多面廣,桿塔高出地面八、九米到數(shù)十米,并暴露在曠野或高山,遭受雷擊的機會很多,因此,應采取可靠的防雷保護措施,以保證供電系統(tǒng)的安全。在過去的3O年內(nèi),新疆年平均雷暴日保持在30.6天左右,獨山子由于地處天山腳下,雷暴持續(xù)的時間高于平均值,而且近年來還有增加的趨勢,2011年前,幾乎每年都發(fā)生雷擊跳閘故障,嚴重影響到了輸電線路的安全運行。

2輸電線路雷擊的危害

雷害事故在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的跳閘停電事故中占有很大的比重。特別是伴隨著科學技術的發(fā)展,開關和二次保護的產(chǎn)生,電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓的降低及其導致的事故的減少,雷擊引起的線路跳閘事故占據(jù)日益主要的地位,線路受雷擊后,極易引起輸電線路跳閘,輕則導致對用戶的少送電、損壞供電設備;重則會引發(fā)電網(wǎng)事故,造成更大的損失。據(jù)統(tǒng)計,因雷擊線路造成的跳閘事故占電網(wǎng)總事故的60％以上。所以輸電線路的防雷是電力部門的工作重點和日常維護工作之一,防雷保護的目的就是盡可能減少線路雷害事故的次數(shù)和損失。

獨山子地區(qū)自2009年5月以來,隨著極端天氣的不斷出現(xiàn),尤其是雷電天氣的增加,動力公司所轄35kV和6kV架空線路頻繁遭雷電閃擊,發(fā)生了多次架空線路停電事故,特別是2008年7月10日至2010年7月12日兩年之中,輸電線路頻繁遭雷電閃擊,對動力公司安全供水、供電造成極大影響。下面對這兩年獨山子區(qū)輸電線路陸續(xù)發(fā)生的主要雷害事故做一簡要回顧,這對于認識雷擊的危害性不無益處。

(1)2008年7月10日,6kV原東村線路遭雷擊致使線路跳閘,造成該線路位于217國道旁、西苗圃附近處發(fā)生斷線事故,且有三根電桿部分針式瓷瓶有閃絡痕跡。

(2)2009年6月4日,四水源6kV井區(qū)2#線路遭雷擊致使線路I、II段過流保護動作跳閘,造成四水源6kV井區(qū)供水一度中斷。

(3)2009年6月20日,四水源井區(qū)2#線遭雷擊致使線路I、II段過流保護動作跳閘,雷擊造成井區(qū)2-2變壓器的A相6kV避雷器損壞。

(4)2009年7月16日,四水源井區(qū)1#線遭雷擊致使線路III段過流保護動作跳閘,同時造成6KVI段PT三相一次保險熔斷。雷擊造成井區(qū)5-2變壓器的B相6kV避雷器損壞。

(5)2009年7月17、18日廠區(qū)連續(xù)遭雷擊致使35kV二水源1#線、二水源2#線、三水源2#線、6kV拘留所線等多條線路跳閘,造成廠區(qū)的三個主力水源地部分供電中斷、供水一度緊張的嚴重后果。還造成醫(yī)院線路發(fā)生兩相斷線、個別用戶(十萬方罐)變壓器高壓保險炸裂、低壓總開故障等。

(6)2010年7月12日,二水源2#線58#桿處遭直擊雷,過高的雷擊電壓導致A、B、C相通過懸式絕緣子放電,形成三相弧光短路,導致二水源2#線保護動作跳閘。二水源1#線26#、55#桿處遭直擊雷,過高的雷擊電壓導致A、B相通過懸式絕緣子放電,形成A、B兩相弧光短路,導致二水源1#線保護動作跳閘。雷擊瞬間,在35kV系統(tǒng)上存在過電壓,導致在系統(tǒng)上絕緣最薄弱的北開2#線北站側(cè)電纜頭C相接地,產(chǎn)生弧光,A、C相間短路,導致北開2#線和北開35kVⅡ段母線保護跳閘。

3輸電線路的防雷原則

(1)防止發(fā)生繞擊[1]。當?shù)鼐€與邊導線的保護角變大時,增大了繞擊區(qū),從而使繞擊明顯增加,防繞擊原則上應減小保護角;當塔高較高時,地面屏蔽效應就會減弱,繞擊區(qū)變大,使雷擊中導線,防繞擊原則上應降低桿塔高度;小雷電流在繞擊事故中所占的比例相對較大,若將波阻抗減小,則繞擊耐雷水平會提高,防繞擊原則上應增加絕緣子片數(shù)和采用分裂導線。

(2)保證輸電線路不間斷供電。持續(xù)而不間斷供電是電網(wǎng)系統(tǒng)正常運營的前提,也是輸電線路防雷的主要原則。

(3)防止發(fā)生反擊。原則上應降阻、均壓、增加絕緣。

(4)特殊桿塔的保護。

(5)防止雷擊閃絡后建立工頻短路電弧。

4已實施防雷措施

(1)安裝避雷線[2],其防雷保護作用有:①屏蔽導線,防止雷直擊導線;②對耦合導線,降低感應過電壓,從而減小絕緣子串電壓;③分流雷擊電流,降低塔頂電位。為了提高避雷線對導線的屏蔽效果,減小繞擊率,避雷線對邊導線的保護角應適當減小。架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施。

我公司自2011年開始對全程沒有避雷線的11條35kV架空線路進行安裝避雷線改造,截止2012年11月,共計架設避雷線117公里。

(2)安裝避雷器[3],為了減少輸電線路的雷擊故障,將避雷器應用到雷電活動強烈的區(qū)段,很大程度上可以提高線路的耐雷水平。截止目前,我公司已完成12條35kV架空線路裝設線路避雷器和接地極工作,同時增設JSH系列避雷器漏電流及動作記錄器,在20條6kV架空線路起始桿處裝設了20組線路避雷器和接地極。

(3)降低桿塔接地電阻。為提高輸電線路防雷可靠性,每一根桿塔一般都應敷設接地裝置,并與避雷線連接。對于一般高度的桿塔,降低桿塔沖擊接地電阻是提高線路耐雷水平、降低雷擊跳閘率最經(jīng)濟的方法。對同一條線路采用分段改造,降低相鄰桿塔的接地電阻,與相鄰線路鄰近桿塔接地連接,將桿塔延伸到周圍土壤電阻率低的地區(qū)。2012年,我公司共計完成195基桿塔接地裝置安裝工作。

(4)在變電站的35kV系統(tǒng)中性點處增設消弧線圈。這樣可使由雷擊引起的大多數(shù)單相接地故障能夠自動消除,不致引起相間短路和跳閘。目前我公司已完成南站6kV、北站6kV、乙烯總變6kV,東區(qū)變和西區(qū)變35kV消弧線圈安裝工作。

(5)在線路上裝設自動重合閘裝置是減少供電中斷的重要技術措施,用以改善因雷擊或其它因素引起的瞬時性故障而致供電線路較長時間停電的現(xiàn)狀。2009年6月底在四水源井區(qū)6kV1#、2#線路上增設了自動重合閘功能,經(jīng)過實際檢驗效果非常明顯,有效減少了四水源井區(qū)供電的中斷情況。

(6)獨山子電網(wǎng)35kV系統(tǒng)增加絕緣在線監(jiān)測裝置,并對裝置采樣數(shù)據(jù)實施監(jiān)控,當系統(tǒng)絕緣低于設定值(可根據(jù)實際情況設定)時將報警提示,這樣就可以在事故發(fā)生前及時發(fā)現(xiàn)問題采取措施,防止事故的發(fā)生。

(7)在容易遭雷擊的山坡、兩山一盆地段的桿塔頂端裝設雷電接閃器,如二水源2#線58#電桿、二水源1#線55#和26#電桿。當有強烈的放電時,雷電接閃器的尖端將放電電流引入大地,擔負雷的打擊,保證人和設備的安全。

5防雷措施實施效果及提高輸電線路防雷性能的思考

我公司自2011年逐項實施防雷措施以來,截至2013年4月底,獨山子輸配電系統(tǒng)經(jīng)受住了雷擊的考驗,未發(fā)生因雷擊導致供電系統(tǒng)大面積停電的事故,說明所采取的防雷措施發(fā)揮了作用。隨著獨山子電網(wǎng)規(guī)模的不斷壯大,雷擊架空輸電線路的概率不斷增加,進一步研究經(jīng)濟實用的、新型的線路防雷保護措施是很有必要的。

據(jù)資料顯示,在德國、法國,目前幾乎所有的絕緣子串上都安裝有形狀各異的放電間隙。在我國,架空送電線路上幾乎看不到間隙防雷保護裝置,其原因在于我國對絕緣子并聯(lián)間隙裝置只進行了初步的研究和開發(fā),且還未有掛網(wǎng)運行的成功經(jīng)驗。另外,通過有關資料來看,目前大多數(shù)地區(qū)在同桿并架雙回路線路上采用不平衡絕緣方式防雷,有效地降低雷擊時雙回路同時跳閘的幾率,當用通常的防雷措施無法滿足要求時,可以考慮采用不平衡絕緣方式,亦即是一個回路采用正常絕緣,另一個回路適當降低絕緣。這樣受雷擊時,絕緣子片數(shù)少的回路先閃絡。這樣,閃絡后的導線相當于地線,增加了對另一回路導線的耦合作用,使其耐雷水平提高而不再發(fā)生閃絡,從而保證了線路繼續(xù)送電。在以后的防雷工作中,我們還需要結(jié)合企業(yè)實情,不斷研究和學習最新防雷技術,并因地制宜地應用,確保獨山子輸電線路防雷工作邁上新的臺階。

6結(jié)語

由于雷電活動的隨機性、分散性而使落雷地點和雷電參數(shù)等難以掌握,因而難以全面而科學地分析輸電線路跳閘事故,并提出相應的解決方法。輸電線路防雷是一項復雜而又意義重大的綜合性的工作,需要線路運行管理部門在科學地實踐中不斷地總結(jié)經(jīng)驗、深入的研究探索,通過大量論證和實驗制定出有效的方法和對策,在確定輸電線路防雷方案時,全面考慮輸電線路的重要程度,系統(tǒng)運行方式,所處地區(qū)雷電活動的強弱,地形地貌的特點及土壤電阻率的高低等條件,根據(jù)技術經(jīng)濟比較的結(jié)果。因地制宜,采取合理的綜合防雷保護措施,是今后防雷保護的一個主要研究方向;對于易發(fā)生雷擊地區(qū)應該進一步研究和完善適合于本地區(qū)的防雷新技術,是防雷保護的又一主