浅淡35kV 输电线路综合防雷措施

浅淡35kV 输电线路综合防雷措施
邓邠
摘要:输电路线防雷是一个系统工程，需多方位考虑并采取技术经济合理的综合治理措施，才能有效地防止雷害事故,提高电网的安全可靠性。本文主要是对35kV 输电线路防雷水平进行了分析探讨。
关键词: 35kV 输电线路防雷措施
引言
某地区雷雨主要集中在4~10 月, 雷电活动较为频繁和猛烈, 一次雷电过程长达9h, 雷电流辐值为10~60kA。现运行35kV输电线路仅在两端进线侧1～2km 架设架空地线, 中间部分无避雷线、避雷器等, 绝缘水平低, 接地装置简单, 地阻较高, 且35kV输电线路杆塔多位于山石区, 雷击杆率高, 耐雷水平低。在运行中雷害日益突出, 需对具体情况积极采取防雷措施, 减少雷害事故发生。
1 35kV输电线路雷电性能分析
35kV输电线路常用杆塔除两端外无架空地线, 绝缘水平低。感应雷、直击雷、反击雷均可能威胁安全运行。图1 中a 和b 分别为上、下层横担的长度, mm;L1 为抱箍上装设角钢的长度, m。

(1) 感应雷害: 对一般高度的线路, 规程[1]建议, 当雷击点与线路的距离d>65m 时,
Ug≈25Ihd/d ( 1)
式中, Ug 为导线雷击感应最大过电压, kV;I 为雷电流辐值,kA;hd=12.4- 2f/3, 为导线平均高度, m;d 为雷击点距线路的距离, m;f 为导线弧垂, m。
f 取为4m, Ug 为374.5kV, 绝缘子串的3 片X- 4.5 的绝缘子串临界雷闪电压U50%=100+84.5×3=353.5kV, 故至少需4片悬瓶组成绝缘串或S- 380 瓷横担才不会造成绝缘闪络[2]。
(2) 直击雷害: 雷击导线时绝缘子串闪络的雷电流I2=U50%/100=3.5kA, 据lgP=- I/88, P 为雷电流幅值概率, 超过此雷电流的概率为91%, 即91%的雷电流都可能造成绝缘子串闪络。
(3) 反击雷害: 无避雷线时, 雷击上导线对杆闪络后再向中导线反击, 其耐雷水平(当用4×X- 4.5 悬瓶及自然接地电阻为20Ω 时):
I1=U50%/(1- k)(Rch+(Lgt/2.6)+(hd/2.6)) (2)
其中, k 为导线和避雷线(无避雷线时指上层导线)间的耦合系数;Rch 为杆塔冲击接地电阻, Ω;Lgt 为杆塔电感, μH。
经计算得k=0.2, I1=20.16kA, 根据lgP=- I/88, 超过20.16kA 雷电流的概率为58%。
该地区东部地区近两年在输电线路附近1km 内雷电流分布见图2, 雷电流辐值多分布在10～60kA, 此雷电流对35kV输电线路的安全运行威胁最大。

2 提高35kV 输电线路防雷水平的措施
2.1 降低线路接地电阻
35kV输电线路典型杆型的耐雷水平与接地电阻关系见图3。可见降低接地电阻, 能够大辐度地提高其反击耐雷水平。

为降低35kV 输电线路接地电阻, 对地区东部地区部分线路接地网进行改造。除采取减小接地线过渡电阻、接地网除锈补焊、使用降阻剂等常用方法外, 还采取以下综合措施降低接地电阻。
35kV输电线路横担接地点通常在横担抱箍处, 通过穿心螺栓与接地引下线连接后与地网相连。整改措施是改变原点对面接地措施, 在上下层导线横担面上与接地引下线联接( 面对面接地) , 通过接地引下线与地网相连。
35kV 输电线路通常采用1 根约100m 的圆钢作接地线。但在土壤电阻率稍大处接地电阻通常不能<30Ω, 运行单位改为采用4 根约30m 的圆钢焊接成放射状地网, 接地电阻一般能<5Ω, 且在雷电波冲击下, 冲击电阻较工频电阻大大降低。
在地势多变地区, 土壤电阻率变化较大, 同一基电杆, 不同方向测得的土壤电阻率相差很大。测试不同方向接地线的电阻值相差达7Ω, 故向其低的方向延长埋设地网。
2.2 提高输电线路绝缘水平
35kV输电线路雷击跳闸率高的一个原因是其绝缘水平较低。早期采用瓷横担绝缘子S- 280, 雷击冲击闪络电压为280kV;后建设新线路均采用瓷瓶串, 一般为3 片XP- 7 绝缘子, 临界雷闪电压为353kV。绝缘水平提高减少了感应雷的危害, 同样10Ω 的接地电阻, 反击耐雷水平增至29.4kA。提高线路绝缘水平, 在运行中要做好低值或零值绝缘子的检测, 防止雷击时因串中零值绝缘子存在而使其绝缘下降, 甚至发生绝缘子炸裂掉串事故。
2.3 安装线路型避雷器
金属氧化物避雷器MOA 保护特性好、通流容量大, 动作反应快, 用于无架空避雷线的35kV输电线路, 效果良好。
避雷器要安装在线路雷电易击(雷击次数多、土壤电阻率较大、山顶、大跨越等)杆段。杆型结构决定避雷器安装数量(见图1), 上相导线对下两相有架空避雷线的屏蔽作用, 其保护角分别为46.3°、3.8°, 故只需在上导线和保护角大的1 相导线各安装1 只避雷器。导线等边三角形排列时, 上相导线对下两相的保护角为21.6°, 则只上相需安装避雷器。
避雷器的防雷保护范围较小。35kV 桥青线运行中发生1次断线, 断线点离避雷器约300m, 经试验避雷器正常。计算表明[3], 档距对线路型避雷器提高线路耐雷水平有影响, 保护范围约200m, 在雷电易击杆塔离避雷器距离>200m 处, 需增设1组。
2.4 增设架空避雷线
没有架空地线的35kV 线路, 其雷害最严重的后果是导线断落和瓷瓶串掉串, 危及设备和人身安全。图1 杆型中, 加装一付抱箍, 在其上装设1 或2 根角钢, 然后地线装设挂线金具。
避雷线的线路应防止雷击档距中央反击导线。15℃无风时, 档距中央导线与避雷线间距离应为[4]:s 1=0.012l+1, 式中:s 1为导线与避雷线间的距离, l 为档距长度, 避雷线的弛度小于导线弛度, 故L1+1.6+Δf=s 1 即满足要求, L1 为抱箍上所装角钢长度(见图1), m;Δf 为导线与地线弧垂之差。
装设避雷线后, 该杆型的耐雷水平据规程[1]计算, 接地电阻为10Ω 时,雷击于地线, 一侧下导线闪络后再向另一侧下导线反击, 经计算得耦合系数为0.399, 其耐雷水平I1=53.4kA。比无避雷线时提高了19.5kA。且增设避雷线后, 对导线的保护角为16.5°。与降低接地电阻配合, 架设避雷线可取得很好的防雷效果。
3 35kV 输电线路防雷的综合治理及存在问题
35kV 输电线路耐雷水平低、雷击跳闸率高, 需有针对性地采取多种防雷措施。线路耐雷水平与地阻关系见图4。<10Ω 时, 增设架空避雷线和绝缘子都能明显提高线路的防雷水平;>40Ω时, 只有安装避雷器和耦合地线才有明显效果。

根据线路运行中雷电活动情况和易击杆段, 对雷击跳闸率高的线路进行综合治理。在雷电易击杆段安装氧化锌避雷器, 对悬瓶串由3 片增加为4 片, 同时开展带电零值检测, 在一些重要跨越, 人口稠密区, 增设架空避雷线与降低接地电阻。通过这些防雷措施, 雷击跳闸率逐年降低。
近年来, 雷击跳闸率高的35kV 线路主要是未进行防雷综合改造的新架设线路。说明35kV线路需在设计和建设时考虑加强防雷措施, 更需在运行中采取针对性措施提高线路的防雷水平。
4 结束语
该地区雷电活动频繁, 雷电流多在10~60kA。35kV输电线路绝缘低、无架地线保护、防雷性能差, 其安全运行直接受到雷电威胁, 故必须对它进行防雷措施改造。采取降低接地电阻、提高线路绝缘水平、安装氧化锌避雷器、架设部分避雷线等措施进行综合治理, 大幅度减少雷害事故。

　　