基于独山子输电线路防雷问题的研究

第第页基于独山子输电线路防雷问题的研究【摘要】雷电是自然界中雷云之间或雷云与大地之间的一种放电现象,雷击时不仅会威胁人们的生命安全,也会对电力线路、配电设备等造成破坏。而独山子输电线路是确保炼化企业安全生产的先决条件,所以雷击现象必须引起重视,切实做好防雷工作。本文主要对独山子2011年开展的输电线路防雷工作进行总结和分析,探讨新的防雷技术,为今后的防雷工作提供借鉴。

【关键词】架空线路避雷器避雷线防雷措施

1引言

架空输电线路长达数十公里或更多,点多面广,杆塔高出地面八、九米到数十米,并暴露在旷野或高山,遭受雷击的机会很多,因此,应采取可靠的防雷保护措施,以保证供电系统的安全。在过去的3O年内,新疆年平均雷暴日保持在30.6天左右,独山子由于地处天山脚下,雷暴持续的时间高于平均值,而且近年来还有增加的趋势,2011年前,几乎每年都发生雷击跳闸故障,严重影响到了输电线路的安全运行。

2输电线路雷击的危害

雷害事故在现代电力系统的跳闸停电事故中占有很大的比重。特别是伴随着科学技术的发展,开关和二次保护的产生,电力系统内部过电压的降低及其导致的事故的减少,雷击引起的线路跳闸事故占据日益主要的地位,线路受雷击后,极易引起输电线路跳闸,轻则导致对用户的少送电、损坏供电设备;重则会引发电网事故,造成更大的损失。据统计,因雷击线路造成的跳闸事故占电网总事故的60％以上。所以输电线路的防雷是电力部门的工作重点和日常维护工作之一,防雷保护的目的就是尽可能减少线路雷害事故的次数和损失。

独山子地区自2009年5月以来,随着极端天气的不断出现,尤其是雷电天气的增加,动力公司所辖35kV和6kV架空线路频繁遭雷电闪击,发生了多次架空线路停电事故,特别是2008年7月10日至2010年7月12日两年之中,输电线路频繁遭雷电闪击,对动力公司安全供水、供电造成极大影响。下面对这两年独山子区输电线路陆续发生的主要雷害事故做一简要回顾,这对于认识雷击的危害性不无益处。

(1)2008年7月10日,6kV原东村线路遭雷击致使线路跳闸,造成该线路位于217国道旁、西苗圃附近处发生断线事故,且有三根电杆部分针式瓷瓶有闪络痕迹。

(2)2009年6月4日,四水源6kV井区2#线路遭雷击致使线路I、II段过流保护动作跳闸,造成四水源6kV井区供水一度中断。

(3)2009年6月20日,四水源井区2#线遭雷击致使线路I、II段过流保护动作跳闸,雷击造成井区2-2变压器的A相6kV避雷器损坏。

(4)2009年7月16日,四水源井区1#线遭雷击致使线路III段过流保护动作跳闸,同时造成6KVI段PT三相一次保险熔断。雷击造成井区5-2变压器的B相6kV避雷器损坏。

(5)2009年7月17、18日厂区连续遭雷击致使35kV二水源1#线、二水源2#线、三水源2#线、6kV拘留所线等多条线路跳闸,造成厂区的三个主力水源地部分供电中断、供水一度紧张的严重后果。还造成医院线路发生两相断线、个别用户(十万方罐)变压器高压保险炸裂、低压总开故障等。

(6)2010年7月12日,二水源2#线58#杆处遭直击雷,过高的雷击电压导致A、B、C相通过悬式绝缘子放电,形成三相弧光短路,导致二水源2#线保护动作跳闸。二水源1#线26#、55#杆处遭直击雷,过高的雷击电压导致A、B相通过悬式绝缘子放电,形成A、B两相弧光短路,导致二水源1#线保护动作跳闸。雷击瞬间,在35kV系统上存在过电压,导致在系统上绝缘最薄弱的北开2#线北站侧电缆头C相接地,产生弧光,A、C相间短路,导致北开2#线和北开35kVⅡ段母线保护跳闸。

3输电线路的防雷原则

(1)防止发生绕击[1]。当地线与边导线的保护角变大时,增大了绕击区,从而使绕击明显增加,防绕击原则上应减小保护角;当塔高较高时,地面屏蔽效应就会减弱,绕击区变大,使雷击中导线,防绕击原则上应降低杆塔高度;小雷电流在绕击事故中所占的比例相对较大,若将波阻抗减小,则绕击耐雷水平会提高,防绕击原则上应增加绝缘子片数和采用分裂导线。

(2)保证输电线路不间断供电。持续而不间断供电是电网系统正常运营的前提,也是输电线路防雷的主要原则。

(3)防止发生反击。原则上应降阻、均压、增加绝缘。

(4)特殊杆塔的保护。

(5)防止雷击闪络后建立工频短路电弧。

4已实施防雷措施

(1)安装避雷线[2],其防雷保护作用有:①屏蔽导线,防止雷直击导线;②对耦合导线,降低感应过电压,从而减小绝缘子串电压;③分流雷击电流,降低塔顶电位。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果,减小绕击率,避雷线对边导线的保护角应适当减小。架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。

我公司自2011年开始对全程没有避雷线的11条35kV架空线路进行安装避雷线改造,截止2012年11月,共计架设避雷线117公里。

(2)安装避雷器[3],为了减少输电线路的雷击故障,将避雷器应用到雷电活动强烈的区段,很大程度上可以提高线路的耐雷水平。截止目前,我公司已完成12条35kV架空线路装设线路避雷器和接地极工作,同时增设JSH系列避雷器漏电流及动作记录器,在20条6kV架空线路起始杆处装设了20组线路避雷器和接地极。

(3)降低杆塔接地电阻。为提高输电线路防雷可靠性,每一根杆塔一般都应敷设接地装置,并与避雷线连接。对于一般高度的杆塔,降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平、降低雷击跳闸率最经济的方法。对同一条线路采用分段改造,降低相邻杆塔的接地电阻,与相邻线路邻近杆塔接地连接,将杆塔延伸到周围土壤电阻率低的地区。2012年,我公司共计完成195基杆塔接地装置安装工作。

(4)在变电站的35kV系统中性点处增设消弧线圈。这样可使由雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除,不致引起相间短路和跳闸。目前我公司已完成南站6kV、北站6kV、乙烯总变6kV,东区变和西区变35kV消弧线圈安装工作。

(5)在线路上装设自动重合闸装置是减少供电中断的重要技术措施,用以改善因雷击或其它因素引起的瞬时性故障而致供电线路较长时间停电的现状。2009年6月底在四水源井区6kV1#、2#线路上增设了自动重合闸功能,经过实际检验效果非常明显,有效减少了四水源井区供电的中断情况。

(6)独山子电网35kV系统增加绝缘在线监测装置,并对装置采样数据实施监控,当系统绝缘低于设定值(可根据实际情况设定)时将报警提示,这样就可以在事故发生前及时发现问题采取措施,防止事故的发生。

(7)在容易遭雷击的山坡、两山一盆地段的杆塔顶端装设雷电接闪器,如二水源2#线58#电杆、二水源1#线55#和26#电杆。当有强烈的放电时,雷电接闪器的尖端将放电电流引入大地,担负雷的打击,保证人和设备的安全。

5防雷措施实施效果及提高输电线路防雷性能的思考

我公司自2011年逐项实施防雷措施以来,截至2013年4月底,独山子输配电系统经受住了雷击的考验,未发生因雷击导致供电系统大面积停电的事故,说明所采取的防雷措施发挥了作用。随着独山子电网规模的不断壮大,雷击架空输电线路的概率不断增加,进一步研究经济实用的、新型的线路防雷保护措施是很有必要的。

据资料显示,在德国、法国,目前几乎所有的绝缘子串上都安装有形状各异的放电间隙。在我国,架空送电线路上几乎看不到间隙防雷保护装置,其原因在于我国对绝缘子并联间隙装置只进行了初步的研究和开发,且还未有挂网运行的成功经验。另外,通过有关资料来看,目前大多数地区在同杆并架双回路线路上采用不平衡绝缘方式防雷,有效地降低雷击时双回路同时跳闸的几率,当用通常的防雷措施无法满足要求时,可以考虑采用不平衡绝缘方式,亦即是一个回路采用正常绝缘,另一个回路适当降低绝缘。这样受雷击时,绝缘子片数少的回路先闪络。这样,闪络后的导线相当于地线,增加了对另一回路导线的耦合作用,使其耐雷水平提高而不再发生闪络,从而保证了线路继续送电。在以后的防雷工作中,我们还需要结合企业实情,不断研究和学习最新防雷技术,并因地制宜地应用,确保独山子输电线路防雷工作迈上新的台阶。

6结语

由于雷电活动的随机性、分散性而使落雷地点和雷电参数等难以掌握,因而难以全面而科学地分析输电线路跳闸事故,并提出相应的解决方法。输电线路防雷是一项复杂而又意义重大的综合性的工作,需要线路运行管理部门在科学地实践中不断地总结经验、深入的研究探索,通过大量论证和实验制定出有效的方法和对策,在确定输电线路防雷方案时,全面考虑输电线路的重要程度,系统运行方式,所处地区雷电活动的强弱,地形地貌的特点及土壤电阻率的高低等条件,根据技术经济比较的结果。因地制宜,采取合理的综合防雷保护措施,是今后防雷保护的一个主要研究方向;对于易发生雷击地区应该进一步研究和完善适合于本地区的防雷新技术,是防雷保护的又一主