姜勇1,豐柏生2(1.金華電力設計所,浙江金華321001;2.金華電業局高壓工區,浙江建德311600)
摘要:通過對110kV德姜線30年雷擊故障的統計及其綜合防雷措施效果的分析,提出一些線路防雷的建議。
關鍵詞:線路;防雷;效果 110kV德姜1679線全長81.96km,共224基桿塔(包括支線),全線三相導線水平排列,雙避雷線架設,塔頭平均保護角為25°左右,主線由建德變至5號桿后沿千島湖南沿,由東向西至姜家變,線路北側為水庫,南側為高程漸高的山地,桿塔均立在山丘頂部或山脊上,全線跨越水庫31處;千島湖支線在69~70號檔內T接后,由南向北進入110kV千島湖變。整條線路處在東經118°39′50″至119°14′30″和北緯29°24′20″至29°31′50″之間,30年平均雷暴日為47.1天,為降低雷擊跳閘率,1993年起陸續在采取了一些綜合性的防雷措施。
130年線路雷擊閃絡情況統計分析該線路30年共發生雷擊跳閘89次,平均雷擊跳閘率為4.02次/(100km·y),其中1984年共發生雷擊跳閘12次,雷擊跳閘率為16.12次/(100km·y),如此之高,實屬罕見,采用綜合防雷措施之前23年的平均雷擊跳閘率為4.11次/(100km·y),通過采用綜合防雷措施后,7年的平均雷擊跳閘率為3.87次/(100km·y)。具體情況見表1。
在1971年至1993年23年當中,該線路共跳閘66次,有44基桿塔68基次遭受雷擊閃絡,其中23基次為繞擊閃絡,占全部基次的33.8%,34基次為反擊閃絡,占全部基次的50%,類型不明11基次,占全部基次的16.2%;在采用綜合防雷措施之后的7年中,該線路共跳閘23次,有26基桿塔32基次遭受雷擊閃絡,其中15基次為繞擊閃絡,占全部基次的47%,17基次為反擊閃絡,占全部基次的53%;雷擊閃絡桿塔主要集中在Z1、Z2、Z3、Z4和Zt2型桿塔上,具體情況見表2。
2防雷措施的實施及效果
2.1使用長效降阻劑,降低桿塔的接地電阻
從上述可知,反擊閃絡占全部閃絡基次的50%,為減少反擊閃絡,1993年10月份,針對桿塔接地電阻較大的8基桿塔,使用了大別山II號長效降阻劑進行降阻,前后接地電阻對照見表3.注:使用后I為1994年1月份測量結果,使用后
II為1994年6月份測量結果。
從表中可以看出,使用長效降阻劑后,桿塔的接地電阻大幅下降,且8基桿塔在此后的8年運行當中,無一桿塔雷擊閃絡,而在此之前有8、53、70、73號四基桿塔12次雷擊閃絡,其中6次為反擊。2.2安裝導體消雷器為了減少69~82號段桿塔的反擊、繞擊閃絡次數,降低線路的雷擊跳閘率,1995年3月,在69~82號共14基桿塔的頂部安裝了武高所生產的XL-Z1型陣列式導體消雷器,分左右兩部分,針的方向為橫擔方向和垂直向上方向。結果到1996年8月底止,不到一年半的時間里,該線路共跳閘11次,其中裝有XL-Z1型陣列式導體消雷器的桿塔共跳閘5次,6基桿塔雷擊閃絡,且78號桿2次雷擊閃絡,具體情況見表4。
2.3部分桿塔增加絕緣子片數
1997年5月,為加強多雷區、易擊桿塔的耐雷水平,提高U50%沖擊放電電壓,將71、72、75、76、77號共5基桿塔的絕緣子串的片數由7片增加到9片,提高了桿塔的絕緣水平,到目前為止,該5基桿塔沒有發生過雷擊閃絡,而在以前,72、75號各發生過一次反擊閃絡。
2.4架設耦合地線和旁路耦合地線
1997年5月,在78~79號檔導線下方裝設了一根耦合地線,以增加耦合系數,預防反擊閃絡;在71~73號檔左外側(面向大號)8~12m范圍內單獨架設旁路耦合地線,比導線低6~8m,進行屏蔽,以減少繞擊的可能性。運行4年來,沒有發生過雷擊閃絡,而在1971年至1993年間,72號桿發生一次反擊,73號塔發生過4次反擊,78號塔發生過一次反擊?!?br/>2.5安裝屏蔽針
為減少繞擊的可能性,進行負角保護。1997年5月,在71、72號桿塔的導線橫擔左端(面向大號),73號桿左右橫擔端部,垂直線路方向,安裝了杭州長城電力器材廠生產的PL-P1型屏蔽針,長約3m,作為負角保護進行防雷,4年后的今天,尚無雷擊閃絡記錄,而以前72號桿發生一次反擊,73號塔發生過4次反擊?!?br/>2.6安裝塔身防雷拉線
防雷拉線有分流和屏蔽的作用。在雷擊桿塔頂部時,一部分雷電流經桿塔入地,一部分雷電流經防雷拉線入地,可以起到分流的作用,降低反擊電位,減少反擊的可能性;當雷電流繞過桿塔頂部的避雷線,想直擊導線時,首先會觸及防雷拉線,可以起到屏蔽的作用,減少繞擊的可能性;為此,在1997年5月,在73號直線塔安裝防雷拉線,為防止防雷拉線斷落觸及導線的事故重演,就把防雷拉線安裝在導線橫擔下方塔身的4側主材上,且對稱安裝,并埋設單獨的接地裝置,進行分流和屏蔽。2.7安裝半球型放射式多針系統根據云南省220kV以昆線綜合防雷裝置的運行經驗,為預防線路繞擊,1997年5月,在千島湖支線的17、18、19號桿塔頂部的兩邊分別安裝了杭州長城電力器材廠生產的FL-DⅢ半球型放射式多針系統,并在橫擔兩端安裝屏蔽針配合使用,2000年10月2日千島湖支線的17號桿C相、18號桿A相同時雷擊閃絡,沒能起到良好的防雷作用。3結束語(1)作為防雷效果來看,該線路的綜合防雷措施雖然在某些桿塔上取得了一定的效果,但除使用降阻劑降低接地電阻效果明顯外,由于沒有專用的檢測手段,其余措施還不能明確反映是哪一種措施起作用,且從表2可以看出,還出現了以前從未雷擊閃絡過的桿塔近幾年也發生絕緣子串雷擊閃絡,應進一步觀測其防雷效果,積累經驗。
(2)整條線路的雷擊跳閘率下降并不多。采用綜合防雷措施前23年,年平均雷暴日為47.17天,平均雷擊跳閘率為4.11次/(100km·y),折算到40雷暴日時為3.49次/(100km·40雷暴日);采用綜合防雷措施后7年,年平均雷暴日為46.71天,平均雷擊跳閘率為3.87次/(100km·y),折算到40雷暴日時為3.31次/(100km·40雷暴日),只下降了5.2%。
(3)作為地處庫區的線路,因水域、氣流、風向、山貌地型的特殊性,極易形成局部熱雷暴,雖然繞擊閃絡占有很大的比例,但降低桿塔的接地電阻,防止反擊閃絡仍不失為該線路最基本的防雷措施。
(4)該線路的保護角顯得偏大。如Z1、Z2、Z3桿的保護角都在25°左右,特別是Z4桿的保護角為32°左右,顯然不能很好地起到防雷作用,應在以后的山區線路設計時,盡量采用保護角較?。?0°左右)的桿塔。
(5)對XL-Z1型導體消雷器和FL-DⅢ半球型放射式多針系統,在使用過程中均發生過雷擊閃絡故障,造成線路跳閘,特別是XL-Z1型導體消雷器,在不到一年半的時間里,5次跳閘,6基桿塔雷擊閃絡,不但不能防雷,反而引雷跳閘,防雷效果有待進一步驗證,最起碼不能單獨作為防雷措施應用。
(6)針對雷擊閃絡跳閘多的線路,應加強分析線路雷擊跳閘的原因,分析閃絡的類型,因地制宜地采取針對性的防繞擊、防反擊的防雷措施。從上述可以看出,降低桿塔的接地電阻、耦合地線(包括旁路耦合地線)、防雷拉線、屏蔽針等組成的綜合防雷措施有一定的效果,應積累經驗推廣應用,并積極采用新技術,如應用線路型硅橡膠氧化鋅避雷器等。