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摘要:近年來我局多個變電站遭受雷電侵入波造成線路側(cè)斷路器、電流互感器設(shè)備損壞的情況,如灰山港變電站灰鋼線404斷路器、香鋪侖變電站香三線408電流互感器、三眼潭變電站香三線404斷路器和電流互感器、瓊湖變電站瓊?cè)€402斷路器等。
關(guān)鍵詞:線路,雷擊,措施
一、我局變電站設(shè)備損壞主要原因思考和分析如下:
1、輸變電規(guī)模逐年擴(kuò)大,線路、變電站數(shù)量大幅增加的同時雷擊概率也大大增加,并且我省雷電活動強烈,雷電強度呈上升趨勢(具體可見湖南雷電定位系統(tǒng)工作總結(jié))。
2、線路開關(guān)熱備用狀態(tài)遭雷擊或運行時遭多重雷擊
香鋪侖變408電流互感器、三眼潭404斷路器和電流互感器、瓊湖變402斷路器此四次設(shè)備損壞均是在開關(guān)為熱備狀態(tài)時發(fā)生雷擊造成的。其原因是由于開關(guān)熱備用或故障跳閘開關(guān)斷口處于暫時分閘狀態(tài),而此四個間隔均無出線側(cè)避雷器,母線避雷器又無法對開關(guān)斷口進(jìn)行有效保護(hù),侵入波傳至處于開路的開關(guān)斷口時,發(fā)生行波全反射,斷口承受的過電壓幅值將增加到侵入波電壓的2倍,導(dǎo)致開關(guān)斷口內(nèi)或電流互感器外絕緣不能承受而擊穿,隨后在工頻電弧作用下發(fā)生爆炸。灰山港404斷路器處于正常運行線路遭受多重雷擊時也會發(fā)生類似斷口擊穿事故,即線路遭受第一次雷擊開關(guān)跳閘后,在重合閘期間線路再次遭受雷擊,導(dǎo)致開關(guān)斷口絕緣擊穿隨后在工頻電弧作用下發(fā)生爆炸。
3、為什么過去35kV設(shè)備較少發(fā)生此類情況?
近年變電站無油化改造,廣泛采用SF6斷路器,相對早期油斷路器,SF6斷路器的斷口開距小,沖擊伏秒特性平坦,在較大陡度雷電波作用下,斷路器斷口內(nèi)絕緣強度可能低于外絕緣,導(dǎo)致斷路器斷口絕緣擊穿故障。目前35kV電流互感器廣泛采用的是樹脂澆注式TA,此類干式TA較之與以前廣泛采用的瓷套充油式TA的外絕緣更加容易發(fā)生劣化。在長期紫外線照射及電化學(xué)作用下樹脂絕緣性能逐步發(fā)生不可逆的劣化從而絕緣性能逐漸下降,在過電壓作用下其絕緣薄弱點將發(fā)生擊穿。
4、為何我局發(fā)生此類設(shè)備損壞集中在35kV電壓等級
我局10kV電壓等級線路出線均裝設(shè)有避雷器,當(dāng)然不會發(fā)生此類設(shè)備損壞。110kV及以上電壓等級系統(tǒng)較少發(fā)生的原因有二:一是有效接地系統(tǒng)該電壓等級設(shè)備絕緣水平較高能夠耐受大部分雷電過電壓;二是線路全線均架設(shè)避雷線,直擊和繞擊概率較低。
大氣過電壓保護(hù)通常靠三道防線:一是在變電站內(nèi)設(shè)計避雷針,以屏蔽雷電波從大氣空間入侵;二是在進(jìn)線開關(guān)線路側(cè)安裝避雷器,以限制從線路上侵入雷電波過電壓的幅值;三是在斷路器或隔離開關(guān)后面、主變附近的母線上裝避雷器,以限制從線路上侵入雷電波過電壓的幅值。
二、防止發(fā)生此類雷電侵入波造成設(shè)備損壞現(xiàn)場可以采取的措施:
1、架空出線側(cè)加裝避雷器
敞開式變電站一般母線和主變壓器已安裝避雷器,出線側(cè)則沒有安裝。按2km進(jìn)線段考慮,變電站母線避雷器在單回進(jìn)線保守情況下保護(hù)距離均能有效保護(hù)出線設(shè)備,但在線路開關(guān)分?jǐn)酄顟B(tài)下無法有效保護(hù)開關(guān)斷口,必須加裝出線避雷器。在變電站出線加裝避雷器,是保護(hù)熱備用和頻遭雷擊線路開關(guān)免遭侵入波損壞的最有效措施,同時可降低入侵雷電波幅值,使主變壓器和母線處過電壓水平大大降低,減小變電設(shè)備損壞概率。目前,500kV變電站和GIS站每回出線、甚至主變壓器和母線均已安裝避雷器,其運行經(jīng)驗表明侵入波事故較少,處于可接受水平。因此,變電站出線加裝避雷器是可行的,能有效保護(hù)變電設(shè)備免遭侵入波損壞,最大限度減少雷害事故,提高變電站安全可靠性。由于線路為新投運設(shè)備,沿線氣象資料與環(huán)境情況仍在積累當(dāng)中,在這種情況下,建議針對雷擊故障點加裝避雷器。
建議采取“差絕緣”的方式解決雙回掉閘問題。即一路提高線路絕緣性能,另一路維持原狀,雷擊時線路薄弱點遭雷擊掉閘,從而避免雙回掉閘,可采取一路加裝間隙,另一路不裝;或一路增加爬電距離,另一路不變。
2、合理安排運行方式
在沒有滿足第一條的情況下,根據(jù)電網(wǎng)實際運行狀況合理安排運行方式,盡量避免在沒有出線側(cè)避雷器的開關(guān)安排熱備用。
3 避雷器的接地引下線要"三位一體",即避雷器接地引下線、配電變壓器的金屬外殼和低壓側(cè)中性點這三點要先連接一起,然后共同與接地相連接。接地電阻要符合規(guī)定:100kVA以下的接地電阻應(yīng)不大于10Ω,100kVA及以上的接地電阻應(yīng)不大于4Ω。
4 要使用正規(guī)廠家的合格產(chǎn)品,安裝高低壓側(cè)避雷器之前,要進(jìn)行檢查、試驗,杜絕使用劣質(zhì)避雷器。避雷器應(yīng)垂直安裝,不得傾斜,引線連接要牢固。
5 高壓側(cè)避雷器應(yīng)安裝在跌落保險器的下側(cè),距變壓器端蓋0.5m以上。這樣,既可以靠近變壓器,減少雷擊時引下線電感對配變的影響;又可以避免進(jìn)行避雷器維護(hù)檢修時整條線路停電;還可以防止避雷器爆炸而損壞變壓器瓷套管等。
6 加強管理,一要實行工程驗收交接制度和運行管理考核制度;二要定期巡視檢查避雷器、接地引線連接點和測試接地電阻值,及時處理檢測時發(fā)現(xiàn)的問題,保證避雷器起到應(yīng)有的作用。
7避雷器安裝位置的確定
經(jīng)過考慮研究,決定在直線絕緣子串和耐張絕緣子串上安裝避雷器的方式,安裝的具體位置。考慮到在直線桿塔(垂直絕緣子串)上避雷器安裝位置緊臨絕緣子串,此時絕緣子串上的電壓分布是否會影響避雷器的電位分布,繼而影響避雷器的泄漏電流,從而加速避雷器的劣化過程,縮短避雷器的使用壽命,為此在沙河試驗大廳進(jìn)行了模擬試驗,試驗的結(jié)果顯示,避雷器的這種安裝位置對于避雷器的使用壽命影響很小,也基本不會影響帶電試驗的試驗結(jié)果。
考慮到桿塔的海拔高度、地形地貌以及避雷器的保護(hù)范圍,并且考慮到水平排列的三相的中間相(B相)基本上不會遭受直擊雷,而三角形排列的頂相由于易遭雷擊而需安裝避雷器(如130 號桿)等原則,在桿塔上裝設(shè)了復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器,
8 建造防雷安全區(qū),規(guī)范線路的防雷措施
地方政府應(yīng)在財力允許的情況下,在雷擊多發(fā)區(qū)域和田間地頭建造一些避雷場所,為群眾提供一個雷雨天氣安全的防護(hù)避險場所。由于農(nóng)村舊房大多都是架空線路,易引發(fā)雷電災(zāi)害。線路在門戶前套在15 m長的鋼管埋地引入或改15 m長的屏蔽線入戶,并使屏蔽線兩頭接地,就可以把線路感應(yīng)的大部分雷電流通過屏蔽層和鋼管引入地。電話線路入戶時應(yīng)將其絕緣子(如通信蝶式絕緣子)的鐵腳接地。在架設(shè)電視天線時,一定要在天線的旁邊架設(shè)金屬避雷針并保持≥3 m的安全距離,用避雷針來保護(hù)天線。
三、結(jié)束語
在實際中,線路側(cè)設(shè)備的防雷保護(hù)是一項系統(tǒng)工程,需要因地制宜,根據(jù)不同環(huán)境和和特點,合理地選擇防雷保護(hù)措施,有效地防止雷害事故,保證用戶的安全用電。