【關(guān)鍵詞】輸電線路桿塔線路避雷器雷擊

    0前言

    近幾年來，由于環(huán)境條件的不斷劣化，雷擊引起的輸電線路掉閘故障也日益增多，不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)行，而且極大地影響了日常的生產(chǎn)、生活。從山東省來看，淄博屬于多雷區(qū)，每年都發(fā)生雷擊線路掉閘故障。前些年，主要集中在南部山區(qū)線路，近幾年有向北部平原轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，雷擊已成為影響輸電線路安全可靠運(yùn)行的最主要因素。

    為了減少輸電線路的雷擊故障，采取了各種綜合防雷措施，如降低桿塔接地電阻、提高線路絕緣水平、采用負(fù)角保護(hù)、架設(shè)耦合地線等，取得了一定的效果。但對(duì)于分布在高土壤電阻率的部分線路，降低桿塔接地電阻難度較大，對(duì)于防治繞擊雷對(duì)線路造成的故障仍沒有好的對(duì)策。

    目前，國(guó)外已廣泛使用線路型合成絕緣氧化鋅避雷器用于輸電線路的防雷，取得了很好的效果。從1997年開始，淄博電業(yè)局與原電力部中能公司合作，使用該公司生產(chǎn)的線路避雷器，并分別在35kV、110kV線路上運(yùn)行，經(jīng)過2個(gè)雷雨季節(jié)的考驗(yàn)取得了明顯的效果。

    線路避雷器防雷的基本原理

    雷擊桿塔時(shí)，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(shí)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(dāng)塔頂電位Ut與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位U1的差值超過絕緣子串50%的放電電壓時(shí)，將發(fā)生由塔頂至導(dǎo)線的閃絡(luò)。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3個(gè)重要因素有關(guān)，即線路絕緣子的50%放電電壓、雷電流強(qiáng)度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(qiáng)度與地理位置和大氣條件相關(guān)，不加裝避雷器時(shí)，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。

    加裝避雷器以后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，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(dāng)雷電流超過一定值后，避雷器動(dòng)作加入分流。大

    部分的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線，傳播到相臨桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因?yàn)楸芾灼鞯姆至鬟h(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，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(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。避雷器動(dòng)作時(shí)塔頂電位和導(dǎo)線電位變化波形見圖1。

    以往輸電線路防雷主要采用降低塔體接地電阻的方法，在平原地帶相對(duì)較容易，對(duì)于山區(qū)桿塔，則往往在4個(gè)塔腳部位采用較長(zhǎng)的輻射地線或打深井加降阻劑，以增加地線與土壤的接觸面積降低電阻率，在工頻狀態(tài)下接地電阻會(huì)有所下降。但遭受雷擊時(shí)，因接地線過長(zhǎng)會(huì)有較大的附加電感值，雷電過電壓的暫態(tài)分量L.di/dt會(huì)加在塔體電位上，使塔頂電位大大提高，更容易造成塔體與絕緣子串的閃絡(luò)，反而使線路的耐雷水平下降。因?yàn)榫€路避雷器具有鉗電位作用，對(duì)接地電阻要求不太嚴(yán)格，對(duì)山區(qū)線路防雷比較容易實(shí)現(xiàn)，加裝避雷器前后線路的耐雷水平與桿塔沖擊接地電阻的關(guān)系見圖2，從圖中不難發(fā)現(xiàn)加裝線路避雷器對(duì)防雷效果是十分明顯的。

    2線路避雷器使用及動(dòng)作情況

    淄博電業(yè)局管轄的110kV龍博1線和35kV南黑線、炭謝線位于丘陵和山地，多年來經(jīng)常發(fā)生雷擊跳閘故障，據(jù)統(tǒng)計(jì)110kV龍博1線在1989～1996年共發(fā)生5次雷擊掉閘，35kV南黑線、炭謝線分別在1994～1997年各發(fā)生6次雷擊掉閘，雖然采取了各種措施，效果均不明顯。1997年在易遭雷擊的龍博1線62～64號(hào)和南黑線87、89、90號(hào)及炭謝線51號(hào)分別裝設(shè)了7組共20只線路型氧化鋅避雷器，安裝方式是在龍博1線和南黑線各懸掛3組9只，在炭謝線51號(hào)上相和下相各懸掛1只(該桿不久前遭雷擊)，經(jīng)過2個(gè)雷雨季節(jié)的考驗(yàn)，線路未發(fā)生故障及掉閘事故，避雷器動(dòng)作情況見表1。

    3避雷器的選型及安裝維護(hù)

    線路避雷器有2種類型，即帶串聯(lián)間隙和無串聯(lián)間隙2種，因運(yùn)行方式不同和電站避雷器相比在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有所區(qū)別。

    線路避雷器安裝時(shí)應(yīng)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(cè)相臨桿塔上同時(shí)安裝；(2)垂直排列的線路可只裝上下2相；(3)安裝時(shí)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(yīng)順桿塔單獨(dú)敷設(shè)接地線，其截面不小于25mm2，盡量減小接地電阻的影響。

    投運(yùn)后進(jìn)行必要的維護(hù)：(1)結(jié)合停電定期測(cè)量絕緣電阻，歷年結(jié)果不應(yīng)明顯變化；(2)檢查并記錄計(jì)數(shù)器的動(dòng)作情況；(3)對(duì)其緊固件進(jìn)行擰緊，防止松動(dòng)；(4)5a拆回，進(jìn)行1次直流1mA及75%參考電壓下泄漏電流測(cè)量。

    4結(jié)束語

    淄博電業(yè)局嘗試應(yīng)用線路氧化鋅避雷器防止線路雷害故障取得了初步效果，裝設(shè)線路避雷器的桿段均未發(fā)生雷擊掉閘，在此基礎(chǔ)上，山東電力集團(tuán)公司1998年撥?？钣糜?20kV線路，在淄博電業(yè)局作為試點(diǎn)，以進(jìn)一步探討積累應(yīng)用線路避雷器防雷工作的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，便于今后在全省推廣應(yīng)用。