基于獨(dú)山子輸電線路防雷問題的研究

第第頁基于獨(dú)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(shí)不僅會(huì)威脅人們的生命安全,也會(huì)對(duì)電力線路、配電設(shè)備等造成破壞。而獨(dú)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(shí)做好防雷工作。本文主要對(duì)獨(dú)山子2011年開展的輸電線路防雷工作進(jìn)行總結(jié)和分析,探討新的防雷技術(shù),為今后的防雷工作提供借鑒。

【關(guān)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(zhǎng)達(dá)數(shù)十公里或更多,點(diǎn)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(jī)會(huì)很多,因此,應(yīng)采取可靠的防雷保護(hù)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(dú)山子由于地處天山腳下,雷暴持續(xù)的時(shí)間高于平均值,而且近年來還有增加的趨勢(shì),2011年前,幾乎每年都發(fā)生雷擊跳閘故障,嚴(yán)重影響到了輸電線路的安全運(yùn)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(xué)技術(shù)的發(fā)展,開關(guān)和二次保護(hù)的產(chǎn)生,電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓的降低及其導(dǎo)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(dǎo)致對(duì)用戶的少送電、損壞供電設(shè)備;重則會(huì)引發(fā)電網(wǎng)事故,造成更大的損失。據(jù)統(tǒng)計(jì),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(diǎn)和日常維護(hù)工作之一,防雷保護(hù)的目的就是盡可能減少線路雷害事故的次數(shù)和損失。

獨(dú)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(dòng)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(duì)動(dòng)力公司安全供水、供電造成極大影響。下面對(duì)這兩年獨(dú)山子區(qū)輸電線路陸續(xù)發(fā)生的主要雷害事故做一簡(jiǎn)要回顧,這對(duì)于認(rèn)識(shí)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(guó)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(luò)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(hù)動(dòng)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(hù)動(dòng)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(hù)動(dòng)作跳閘,同時(shí)造成6KVI段PT三相一次保險(xiǎn)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(gè)主力水源地部分供電中斷、供水一度緊張的嚴(yán)重后果。還造成醫(yī)院線路發(fā)生兩相斷線、個(gè)別用戶(十萬方罐)變壓器高壓保險(xiǎn)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(dǎo)致A、B、C相通過懸式絕緣子放電,形成三相弧光短路,導(dǎo)致二水源2#線保護(hù)動(dòng)作跳閘。二水源1#線26#、55#桿處遭直擊雷,過高的雷擊電壓導(dǎo)致A、B相通過懸式絕緣子放電,形成A、B兩相弧光短路,導(dǎo)致二水源1#線保護(hù)動(dòng)作跳閘。雷擊瞬間,在35kV系統(tǒng)上存在過電壓,導(dǎo)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(dǎo)致北開2#線和北開35kVⅡ段母線保護(hù)跳閘。

3輸電線路的防雷原則

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

(4)特殊桿塔的保護(hù)。

(5)防止雷擊閃絡(luò)后建立工頻短路電弧。

4已實(shí)施防雷措施

(1)安裝避雷線[2],其防雷保護(hù)作用有:①屏蔽導(dǎo)線,防止雷直擊導(dǎo)線;②對(duì)耦合導(dǎo)線,降低感應(yīng)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(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果,減小繞擊率,避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角應(yīng)適當(dāng)減小。架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)的最基本和最有效的措施。

我公司自2011年開始對(duì)全程沒有避雷線的11條35kV架空線路進(jìn)行安裝避雷線改造,截止2012年11月,共計(jì)架設(shè)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(yīng)用到雷電活動(dòng)強(qiáng)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(shè)線路避雷器和接地極工作,同時(shí)增設(shè)JSH系列避雷器漏電流及動(dòng)作記錄器,在20條6kV架空線路起始桿處裝設(shè)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(yīng)敷設(shè)接地裝置,并與避雷線連接。對(duì)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(jì)的方法。對(duì)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(jì)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(diǎn)處增設(shè)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(dòng)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(shè)自動(dòng)重合閘裝置是減少供電中斷的重要技術(shù)措施,用以改善因雷擊或其它因素引起的瞬時(shí)性故障而致供電線路較長(zhǎng)時(shí)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(shè)了自動(dòng)重合閘功能,經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)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(dú)山子電網(wǎng)35kV系統(tǒng)增加絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置,并對(duì)裝置采樣數(shù)據(jù)實(shí)施監(jiān)控,當(dāng)系統(tǒng)絕緣低于設(shè)定值(可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定)時(shí)將報(bào)警提示,這樣就可以在事故發(fā)生前及時(shí)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(shè)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(dāng)有強(qiáng)烈的放電時(shí),雷電接閃器的尖端將放電電流引入大地,擔(dān)負(fù)雷的打擊,保證人和設(shè)備的安全。

5防雷措施實(shí)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(xiàng)實(shí)施防雷措施以來,截至2013年4月底,獨(dú)山子輸配電系統(tǒng)經(jīng)受住了雷擊的考驗(yàn),未發(fā)生因雷擊導(dǎo)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(dú)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(jìn)一步研究經(jīng)濟(jì)實(shí)用的、新型的線路防雷保護(hù)措施是很有必要的。

據(jù)資料顯示,在德國(guó)、法國(guó),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(guó),架空送電線路上幾乎看不到間隙防雷保護(hù)裝置,其原因在于我國(guó)對(duì)絕緣子并聯(lián)間隙裝置只進(jìn)行了初步的研究和開發(fā),且還未有掛網(wǎng)運(yùn)行的成功經(jīng)驗(yàn)。另外,通過有關(guān)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(shí)雙回路同時(shí)跳閘的幾率,當(dāng)用通常的防雷措施無法滿足要求時(shí),可以考慮采用不平衡絕緣方式,亦即是一個(gè)回路采用正常絕緣,另一個(gè)回路適當(dāng)降低絕緣。這樣受雷擊時(shí),絕緣子片數(shù)少的回路先閃絡(luò)。這樣,閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于地線,增加了對(duì)另一回路導(dǎo)線的耦合作用,使其耐雷水平提高而不再發(fā)生閃絡(luò),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(shí)情,不斷研究和學(xué)習(xí)最新防雷技術(shù),并因地制宜地應(yīng)用,確保獨(dú)山子輸電線路防雷工作邁上新的臺(tái)階。

6結(jié)語

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