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输电线路的防雷措施摘要 35kV线路是我国配电网的重要线路，直接向广大用户分配电能，配电线路由于本身所具有的特点，耐雷水平普遍不高，一旦发生雷击，容易导致线路元件损坏甚至整条线路跳闸的恶性事故发生，因此针对35kV配网线路的特点，通过系统的分析研究，提出完善的35kV配电线路防雷措施，对提高电网的供电可靠性有重要意义。为了系统的提出35kV线路防雷保护措施方案，本文根据一条35kV线路的多年防雷运行资料以及对整体线路的进线段杆塔接地电阻值、变电站单相接地电容电流等数据的调研;同时结合实验室对35kV线路绝缘子冲击放电试验数据等，确定35kV线路雷击跳闸率高的主要原因。通过对事故原因的理论分析与计算机仿真手段的结合，提出了35kV配电网线路防雷保护措施如下:1.在易击段装设防雷保护间隙，并通过实验室试验以及理论分析验证这种间隙距离能够有效保护绝缘子;2.在进线段终端杆架设有间隙型线路避雷器提高进线段线路的耐雷水平，经过仿真分析可大大降低线路雷击跳闸率。3 . 35kV线路需装设自动重合闸来弥补断路器误动、线路瞬时性故障引起的停电事故;4.必须确使进线段杆塔接地电阻小于10S2;5.且由于变电站单向接地电容电流大于1 1 .4A，需要采取中性点经消弧线圈接地的运行方式;6.针对某些35kV线路的特殊情况，应当考虑全线架设避雷线。35kV配电网线路防雷保护是一个系统的工程，通常需要从线路本身所处的地形、地貌、雷击易击点、线路本身的防雷保护措施以及自身的运行管理的方式入手，才能最终降低雷击对配网线路所造成的危害，提高配网的供电可靠性，从而保证电力系统的安全稳定运行。关键词: 35kV配电线路; 防雷保护间隙; 避雷线;线路避雷器;目录第一章绪论31.1课题的提出以及研究意义31.2国内外35KV线路防雷保护现状31.3本文所作研究工作3第二章35kV线路运行状况分析32.1舞阳35kV线路运行状况分析32.1.1 防雷保护状况概述32.1.2舞阳35kV线路现场调研3第三章现场调研与试验33.2实验室试验33.2.1输电线路并联间隙试验33.2.2雷电冲击50%放电电压试验3第四章35kV线路防雷措施存在的问题分析34.1电力系统雷电过电压的类型34.2线路雷击跳闸率高的原因分析34.2.1直击雷对线路雷击跳闸率的影响34.2.3进线段的防雷保护存在的问题34.2.4中性点接地方式的影响34.2.5线路绝缘水平不高34.3本章小结3第五章35kV线路防雷保护措施研究35.1采用线路避雷器提高线路耐雷水平35.1.1线路型避雷器的应用35 .1 .2采用带间隙的线路避雷器保护进线段终端杆35.2降低杆塔的接地电阻35.3安装消弧线圈35.4装设自动重合闸35.5采用输电线路绝缘子并联间隙技术保护35.5.1间隙距离的计算及试验论证35.6提高线路绝缘水平35.7有针对性架设避雷线保护3参考文献3详参照第一章 绪论1.1课题的提出以及研究意义 35kV线路在我国输配电线路中占有重要地位，但是35kV作为中低压等级输配电线路的绝缘水平不高，绝缘子片数一般为3-4片，且由于35kV配电直接面向广大人民群众，因此，提高35kV线路的耐雷水平，降低线路的雷击跳闸率，提高线路的供电可靠性极其重要。 随着经济的发展，社会与电力的联系更加紧密，人们对电能的依赖越来越强，对供电的可靠性要求越来越高，突然的停电事故将给社会带来巨大的经济损失，也直接影响到供电企业的直接经济效益和企业形象，因而提高电网的安全运行水平，提高供电可靠性是电力系统的首要任务。35kV配电网络，是电力系统的基础，直接向广大电力用户分配电能，配电网的安全稳定运行与广大人民群众息息相关。由于历史原因，配电网基础还比较薄弱，在防雷方面存在很大的局限性，配电网由于绝缘水平较低，运行环境恶劣，网络结构复杂，防雷措施不完善，易受雷电的影响，而且在网络结构、技术管理和运行维护上还有很多缺陷，不但直击雷能造成雷害事故，感应雷也能造成较大的危害，以致于配电网故障频繁发生，尤其是在雷雨、大风等恶劣天气时配电网故障更是频繁，雷击跳闸率居高不下，极大地影响了供电可靠性和电网安全，影响了人民群众的生产、生活用电。虽然该网络经过农网和城网改造后状况有所好转，但在防止雷害事故，特别是防止雷击跳闸事故方面并没有发生根本的好转。在雷电活动频繁的地区，雷害事故仍经常发生，极大地影响了配电网的供电可靠性，影响了电网的安全稳定运行。 因此，对配电网雷害事故频发的原因进行认真分析，找出配电网在防雷措施上存在缺陷和不足，提出符合配电网实际情况的防雷措施是非常必要的。1.2国内外35KV线路防雷保护现状 长期以来，为了减少电力线路的雷击事故，提高供电的可靠性，人们采取了各种综合防雷措施。德国于1914年提出利用避雷线防雷的理论，认为其作用在于降低绝缘上的感应过电压。到30年代初期，避雷线虽己使用多年，对其作用仍无统一认识。架设避雷线，首先是防护感应雷，而英国、瑞典、德国以及瑞士的一些学者，则认为感应雷对高压线路并无危险。苏联1931年提出，对于60kV以上线路只有直击雷是危险的，避雷线应着眼于防止直接雷击。到30年代中期，德国研究了雷击输电线路时雷电流在各相邻杆塔的分布，实际上引入了分流系数的概念。到30年代末期己经明确，100kV及以上线路，避雷线是防护直击雷的基本保护装置，应架设得足够高，并具有良好的接地装置。 经过长期的不懈努力，我国电力部门在雷电观测、雷电形成机理研究及防雷保护等方面己经取得了一系列科技成果。这些科技成果广泛运用于架空输电线路的设计施工中，对线路防雷保护起到有效作用。但是在相当一些架空输电线路的运行实际中，雷害仍然是影响其安全的重要乃至主要因素。例如，1998-1999年上海地区雷电活动强烈，1998年8月16口晚上雷电持续3个小时，直击雷超过30次，35kV线路的雷击频繁跳闸，且较多的雷击部位是在35kV线路合成绝缘子处。后来，统计数据表明1998-1999年35kV线路共遭雷击12次，重合成功11次，占91.6%，重合不成功1次，占8.4%， 12起雷击中，雷击导致合成绝缘子闪络10次，占83.3%，雷击故障率较高。山东威海35kV系统1994-1997年由于雷击引起的间歇性谐振弧光接地过电压，烧毁了14台电压互感器、3台电流互感器、4台开关柜和6台避雷器，直接损失200多万元，给电网安全运行带来很大的威胁。浙江金华地区，山西省右玉县供电局35kV右元线处于雷电活动频繁地带，从1987年投运以来，元堡变电站母线放电记录器的动作次数为:A相11次，B相11次，C相12次。浙江富阳供电局35kV龙羊3608线山区无架空地线，线路全长24.118km，自投运后每年均发生2-3次雷击跳闸事故。可见在35kV输电线路的事故中，雷击事故占了绝大多数。对35kV送电线路来说，考虑经济效益一般不宜沿全线架设避雷线，一般在变电所或发电厂的进线段，架设1-2km避雷线线路的防雷设计均是在线路进出变电所余地方的线路不架设避雷线。 除了架设避雷线以外，现在对输电线路的防雷保护措施还有降低杆塔接地电阻、提高线路绝缘水平、采用负保护角保护，减小地线屏蔽角、多重屏蔽等，这些都取得了一定效果。但对于分布在山区高土壤电阻率的易击段与易击杆塔所在线路，降低杆塔接地电阻难度较大，对于采用负角保护、减小屏蔽角与多重屏蔽的方法将受到杆塔结构的限制，对于一些老线路的改造难以进行，且由于山区线路地形限制，经过山坡的线路绕击率高，雷电对线路造成的绕击故障率高的问题没有好的对策。 长期以来，避雷器一直是电力系统限制大气过电压的主要措施。近年来，经过科技工作者的努力，己经成功地将避雷器应用在线路上。35kV线路一般采用3-4片绝缘子，其绝缘水平较低，防雷的措施一般采用安装避雷线、消弧线圈等措施，很少采用线路避雷器，综合漂河地区防雷措施的运行经验表明，采用一般的防雷措施还存在一些问题，因此，需要采用其它更有效防雷措施，如安装线路避雷器。这种防雷措施将大大改善输电线路防雷性能，且性能与投资比较高。线路型避雷器在我国是从1993年开始研制和应用的。1997年，淄博电业局与原电力部中能公司合作，使用该公司生产的线路避雷器，并分别在35kV和110kV线路上运行，经过2个雷雨季节的考验取得了较好的效果。线路型避雷器的研制欧美与口本较早。美国AEP和GE公司1980年开始研制用于线路防雷的合成套Zn0避雷器，1982年10月有75 只在13 8kV线路上投入运行。结构上采用了环氧玻璃筒包裹Zn0阀片，筒外套上EPDN橡胶群套。1993年，在Port Wshington和Pecongic地区的三回线路上加装了线路避雷器，并采用了不同间距的配置方案，连续观察了三年，取得了大量的实用资料和安装、运行经验。日本自1986年开始研制输电线路限制雷电过电压的合成套避雷器，年底研制出77kV线路避雷器，1988年研制出275kV线路避雷器，到1990年己在33-275kV系统的610km线路上运行了4670相线路避雷器，1992年SOOkV系统输电线路防雷的合成套避雷器己投入运行。目前，在口本大约30000套线路避雷器在电力系统中运行。大多数线路避雷器使用在66kV-77kV的线路上。目前，35kV路上防雷措施一般很少采用线路避雷器。但在地势复杂、雷电活动较为强烈的山区，电网运行结果表明采用一般防雷措施还存在一些问题，由此采用线路避雷器是一个值得研究的问题。1.3本文所作研究工作针对35kV线路的雷害事故的原因分析以及针对这种原因的防雷保护措施进行研究。本文的主要工作如下:(1)对35kV线路进行现场调研，并结合雷电定位系统对线路防雷运行资料进行收集。(2)根据调研数据并结合实验室对35kV线路绝缘子冲击放电试验数据等，确定35kV线路雷击跳闸率高的主要原因。(3)通过对事故原因的理论分析与计算机仿真手段的结合，提出了35kV配电网线路防雷保护措施。(4)并通过实验室试验，以及理论分析对提出的措施进行论证。第二章35kV线路运行状况分析2.1 35kV线路运行状况分析本项目中主要是对舞阳35kV张城线，35kV马城线，35kV马刘线。这三条35kV线路的基本情况如下: 35kV马城线路始于110kV马村变电站龙门架，止于舞阳县35kV城关变电站龙门架，线路全长22.956km，全线杆塔共有169基，马村变电站1 #-9#杆塔、城关站进线段159#-169#杆塔设单地导线进行线路直击雷保护，进线段长度分别为1002m和1076m，导线型号LGJ-95钢芯铝绞线，地线采用GJ-35镀锌钢绞线，绝缘子选用XWPZ-70沿线跨越220kV电力线1处，IOkV电力线11处，通讯线9处。其中35kV马城线路从107#杆塔，向小号侧11米处T接至35kV鸟金陈变电站出线龙门架。该T接线路长度为3.Skm，共有杆塔11基，其中薄壁钢管塔3基，电杆18基，鸟金陈变电站11#-21#杆塔设单地导线进行线路直击雷保护，导线型号LGJ-120/20钢芯铝绞线，地线型号为GJ-35钢绞线，悬垂串绝缘子采用XWPZ-70型3片，耐张串采用4片XWPZ-70型瓷绝缘子。2006年6月20口，雷雨天气，该条线路速断动作跳闸，带电巡线未发现问题，强送成功;2006年7月7口，雷雨天气，该条线路速断动作跳闸，带电巡线未发现问题，试送成功(不影响供电)。 35kV张城线路始于舞阳县35kV张楼变电站龙门架，止于舞阳县35kV城关变电站龙门架，线路全长5.123km(其中0.875km为双回路)，全线杆塔共有29基(包括城关站原1#出线塔)，其中薄壁离心钢管混凝土钢管塔12基，混凝土杆为抗大弯矩混凝土拔捎杆共17基，35kV张楼变电站出现段0.9km为双回路，地导为双根，城关站进线段设1 km单地导线进行线路直击雷保护，导线型号LGJX-150/25稀土钢芯铝绞线，地线采用GJ-35镀锌钢绞线，绝缘子选用XWPZ-70沿线跨越等级公路5处，IOkV电力线7处，0.4kv电力线2处，通讯线9处，35kV线路1处，铁路1处。2006年6月30口，雷雨天气，该线路出现接地信号，查出张城线12#-13#杆B相瓷瓶落雷击碎，导线落横担上。35kV马刘线路始于舞阳县110kV马村变电站龙门架，止于刘庄变电站龙门架，线路全长15.1km，全线杆塔共有83基，其中铁塔9基，混凝土杆74基，马村站进线段1#-16#杆塔和刘庄站进线段78#-83#杆塔设单地导线进行线路直击雷保护，进线段长度分别为2517m和1110m，导线型号为LGJX-120/20钢芯铝绞线，地导线采用LG-35钢绞线，绝缘子选用XWPZ-70 0 2007年7月19口，雷雨天气，过流工段动作跳闸，重合闸动作成功，带电巡线未发现问题。第三章 试验3.1实验室试验输电线路并联间隙技术是利用在绝缘子串两端并联一对金属电极构成间隙，使雷击线路时闪络发生在该间隙处，从而保护绝缘子串免受电弧灼烧的一种输电线路防雷技术。 当闪络发生在绝缘子串表面时，如绝缘子串发生污闪、湿闪、冰闪等，接续产生的工频电弧在电动力和热应力作用下，沿着并联间隙电极向远离绝缘子串的方向运动，直至到达电极端头，同样保护绝缘子免于电弧灼烧。3.1.1雷电冲击50%放电电压试验本试验的主要目的是测量绝缘子雷电冲击50%放电电压U1，通过检测U1的值分析绝缘子的耐雷水平。试验利用冲击电压发生器产生标准雷电冲击电压，测量WP-7与XWPZ-70型悬式绝缘子的冲击放电电压通过试验可以看出，3片WP-7型绝缘子的冲击放电电压为254.3kV3片XWPZ-70型绝缘子的冲击放电电压为342.SkV。由此可见，南岗35kV线路所用WP-7型悬式绝缘子的冲击放电电压太低，仅为XWPZ-70型绝缘子的74%，比XWPZ-70型绝缘子低了26%，而四片WP-7型绝缘子的耐受电压还比三片XWPZ-70型绝缘子的耐受电压低，此WP-7型绝缘子的耐受电压没有达到规程规定。因此，提高绝缘子质量以及绝缘子的数量，有利于提高绝缘水平用以增强线路的耐雷水平同时降低线路的雷击跳闸率。第四章35kV线路防雷措施存在的问题分析4.1电力系统雷电过电压的类型35kV配电网线路主要是直接向广大电力用户分配电能，配电网的安全稳定运行与广大人民群众息息相关，因此，提高线路耐雷水平，降低线路雷击跳闸率是非常必要的。根据过电压形成的物理过程，雷闪放电引起线路雷电过电压可分为以下四种：1.感应雷过电压2.雷直击导线过电压3.雷直击杆塔或避雷线反击过电压4.雷击档距中避雷线过电压4.2线路雷击跳闸率高的原因分析一般情况下35kV线路由于绝缘水平不是很高，雷击放电引起导线对地闪络是不可避免的，线路因雷击而跳闸必须具备两个条件:一是雷击时雷电过电压超过线路的绝缘水平引起线路绝缘冲击闪络，但其持续时间只有几十微秒，线路开关还来不及跳闸;二是冲击闪络继而转为稳定的工频电弧，对35kV线路来说就是形成相间短路，从而导致线路跳闸。4.2.1直击雷对线路雷击跳闸率的影响雷直击导线后，雷电流将被击导线向两侧分流，这样，就开成向两边传播的过电压波，在未有反射波之前，电压与电流的比值为线路的波的波阻抗Z。架空线路的波阻抗在大气过电压的情况下，认为接近等于40052。因此，雷直击于架空线时的电流要小于统计测量的雷电流，一般认为是减半. 如用绝缘的50%冲击闪络电压U1,来代替uK，那么I:就代表能引起绝缘闪络的雷电流幅值，通常称为线路在这情况下的耐雷水平。因此雷电易击于无避雷线的架空线路，雷直击导线时线路的耐雷水平为 I=U1/100 (4.1) 式中:U1。为绝缘子串的50%放电电压。 按我国过电压保护规程规定的雷电流幅值概率分布曲线:1g P=I88(4 .2) 式(4.2)中: I:雷电流幅值，单位为kA; P:雷电流幅值超过工的概率。 可以得出超过3.5kA的雷电流出现概率为91%，也就是91%的落雷只要直击导线就会使绝缘子串闪络。可见无避雷线的线路耐雷水平是相当的低。 而现场调研发现，南岗线路35kV线路以及舞阳三条35kV线路都是只有3片WP-7型号绝缘子，线路的绝缘水平不高，不论雷闪放电引起的哪种类型雷电过电压都容易导致导线对地闪络。 对于本项目中35kV线路，瓷瓶被击穿是一个发生率很高的事故，如:2005年7月30口，雷雨天气，该条线路速断动作跳闸，经查雷击过电压造成舞阳10#杆瓷瓶击穿，舞阳10-12#杆针式绝缘子闪络，舞阳58-63#杆断线，悬式绝缘子击穿。造成35kV舞阳站全部停电造成雷击跳闸率居高不下。舞阳35kV线路有多起瓷瓶被击穿的事故，并且造成整条35kV线路停电，极大的影响了供电可靠性，因此，减少绝缘子被击穿也是降低雷击跳闸率的一个因素。4.2.2进线段的防雷保护存在的问题4.2.2.1 35kV线路的进线段保护 进线段保护是指在临近变电所1-2km的一段线路上加强防雷保护措施。当线路全线无避雷线时，在1-2km线路上架设避雷线，保护角取20度，使此段线路具有较高的耐雷水平，并减少由于绕击和反击的概率。这样进入变电所内的侵入波由于线路波阻抗及冲击电晕的作用使通过避雷器雷电流的幅值和陡度都有所降低。 舞阳35kV线路中，进线段架设1-2km的避雷线进行直击雷保护，2005年7月30口，雷雨天气，该条线路速断动作跳闸，经查雷击过电压造成舞阳10#杆瓷瓶击穿，舞阳10-12#杆瓷瓶击穿，对于舞阳线路来说，6-12#杆塔是属于变电站进线段，采用单地导线进行直击雷保护，但是仍然出现雷害事故，导致悬式绝缘子闪络，全线停电。因此，在雷害事故较多的南岗线，仅仅在进线段架设避雷线不能保护35kV线路进线段不遭受雷击。怎样提高进线段的耐雷水平，降低进线段线路雷击跳闸率是提高35kV线路的供电可靠性的一个重要因素。4.2.3中性点接地方式的影响 配电网中性点接地方式对配电网雷击跳闸率有较大的影响，主要反映在雷击时绝缘子的故障建弧率上。配电网中性点对地绝缘系统又分为两种情况:(1)电容电流小于11.4A:此时当线路绝缘子经雷电过电压闪络，其工频电流可以可靠熄因而故障建弧率较低，当然在雷电流较大、过电压较高，把绝缘子击穿时则另当别论。(2)当测量出的电网电容电流过大，大于11.4A时，当线路绝缘子在雷击时闪络，在雷电流过后由于工频续流大则会形成持续的接地电弧。接地电弧的持续燃烧对周围空气进行离解。能发展为相间短路和多回线短路。从而造成雷击跳闸率升高。4.2.5线路绝缘水平不高 实测证明，感应过电压峰值最大可达的300-400kV。对35 kV及以下钢筋混凝土杆线路，可能造成绝缘闪络。 35kV线路为平原地区时，f取为2m, Ug为256.15kV，绝缘子串3片悬式WP-7的绝缘子临界雷闪电压U50%=84.5X3 = 253.SkV，当发生雷击事故时，容易导致绝缘子闪络。故需要增加绝缘强度才不会造成绝缘闪络。 35kV线路则采用3片WP-7型绝缘子，通过绝缘子冲击放电试验可以看出，3片WP-7型绝缘子的放电电压比较低，较为容易由雷电过电压引起绝缘子闪络，从而引发雷害事故，因此我们必须采取措施提高35KV线的绝缘子水平，提高线路的耐雷水平以降低其线路的雷击跳闸率，提高供电可靠性。 4.3本章小结 35kV线路雷击跳闸率高的原因是: (1)线路的绝缘水平不高:根据规程规定，35kV线路应用3-4片绝缘子，本项目中均用3片绝缘子，在耐张段采用4片绝缘子进行保护，在对这两种型号绝缘子进行冲击放电试验得知，这两种绝缘子的耐受电压均不高，舞阳35kV线路绝缘子耐雷水平不合规程要求，且对于易击段没有进行增加一片绝缘子进行保护，因此35kV线路的绝缘水平不高，致使其绝缘子容易发生闪络，导致雷击跳闸率升高。 (2)中性点运行方式:在整个35KV的电力系统中，采用中性点不直接接地的运行方式，而通过现场实测我们发现，其电容电流普遍偏高，且均大于10A，导致雷击故障建弧率高，因而导致雷害事故较多。 (3)进线段保护存在的问题: 舞阳35kV进线段保护仅仅是架设单地导线进行直击雷保护。而舞阳线路绝缘水平低于一般35kV线路，且处于多雷区因此进线段仅仅架设单地导线不能满足防雷需求。(4)杆塔接地电阻超标:经过现场调研发现，舞阳35kV线路进线段杆塔接地电阻超标，使得雷电流不能可靠入地，极大的影响了线路的雷击跳闸率。因此必须确使杆塔的冲击接地电阻不大于10。第五章35kV线路防雷保护措施研5.1采用线路避雷器提高线路耐雷水平 35kV线路作为我国配电网络的基础，直接担负着向广大用户供给电能的任务，特别是重大企业的供电网，主干线路也以35kV为主，因此，确保35 kV输配电线路供电可靠性至关重要。但由于35kV配电线路自身绝缘水平较低，且多数杆塔结构尚未设计避雷线，因此雷电防护环节薄弱，多年运行线路接地装置锈蚀损坏严重导致线路耐雷性能进一步恶化。 计算表明，对一些特殊地段的35kV配电线路，采取加强线路绝缘强度、降低杆塔接地电阻值、架设避雷线等常规线路的防雷措施己不能满足需求，故考虑在35kV输电线路的雷电“易击段”架设线路避雷器来提高线路耐雷性能。5.1.1线路型避雷器的应用 无串联间隙型避雷器直接与导线连接，利用避雷器电阻的非线性特性保护绝缘子串，与带串联间隙型相比具有吸收冲击能量可靠，无放电延时的优点。同时，为防止避雷器本身故障时影响线路正常运行，无间隙避雷器一般装有故障脱落装置，即带脱离装置的无间隙型避雷器。带脱离装置的无间隙型避雷器通过脱离器与导线相连。脱离装置由脱离器、绝缘间隔棒等组成。在正常情况下，通过雷电流和操作过电压电流，脱离器均不动作;在异常情况下，当避雷器发生故障损坏时，工频电流通过脱离器，脱离装置能可靠动作，使损坏的避雷器自动与导线脱离，保证正常供电，绝缘间隔棒保持导线与避雷器之间有足够的绝缘距离24.25带脱离装置使无间隙避雷器实现了免维护。 由于舞阳35kV张城线不是全线架设避雷线，特别是在易击段，如果发生雷击，不论直击雷或感应雷都容易造成危害。为了比较安装了无间隙型HYlOWX-57/170TL型避雷器前后易击段(12-16号杆塔)的耐雷水平，分别在易击杆塔12-16号杆上安装线路型避雷器，当雷击14#杆塔时候线路耐雷水平的变化。5 .1 .2采用带间隙的线路避雷器保护进线段终端杆带串联间隙型避雷器与导线通过空气间隙来连接，间隙击穿电压低于绝缘子串的闪络电压，正常时避雷器处于体息状态，不承受工频电压的作用，只在一定幅值的雷电过电压作用下串联间隙动作后避雷器本体才处于上作状态，因此具有电阻片的荷电率较高，雷电冲击残压降低，可靠性较高，运行寿命较长等特点。因串联间隙的隔离作用，避雷器本体部分(即装有电阻片的部分)基本上不承担系统运行电压，可以不考虑长期运行电压下的电老化问题，且本体部分的故障不会对线路的正常运行产生隐患3-G 有串联间隙避雷器分为纯空气间隙和复合绝缘子固定间隙两种。图5.3为复合绝缘子固定间隙结构，即把两个环状间隙用一段复合绝缘子固定，并与避雷器本体串联。优点是间隙与避雷器本体形成一个整体，可方便地以任何角度安装在不同杆塔上，维护和更换较为方便。避雷器本体与高压导线用间隙隔离，正常运行中基本不荷电，阻性电流和功率损耗极小，避雷器电阻片不存在老化问题，有利于延长避雷器的寿命，安装、维护方便。图5.4为纯空气间隙结构，它弥补了无间隙避雷器正常运行中长期荷电和复合绝缘子固定间隙结构受污秽影响较大的缺陷。因此，本项目建议35kV配网线路采用带串联间隙的线路避雷器进行保护。在易击段架设线路型无间隙避雷器可大大提高线路的耐雷水平，由于线路避雷器的“钳电位”工作原理和较强的熄弧能力，架设线路避雷器能够明显提高35kV输电线路的耐雷水平，大大降低线路绝缘的闪络建弧率。尤其当雷直击导线时，避雷器耐雷效果更为显著。且通过仿真分析其耐雷水平，结合本项目中南岗35kV线路，选在进线段终端杆架设有串联间隙线路型避雷器，以提高35kV线路进线段的耐雷水平，降低线路的雷击跳闸率，增强供电可靠性。5.2降低杆塔的接地电阻 D1.iT 620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合规程规定:35kV线路进线段杆塔接地电阻值不得超过10欧。避雷线对雷电过电压的降压作用，是依靠低的接地电阻来实现的，而且接近于反比例关系。降低线路杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平，以防止反击的有效措施，也是最经济、最有效降低线路雷击跳闸率的措施之一。5.3安装消弧线圈 配电网中性点经消弧线圈接地分为经固定消弧线圈接地和经自动消弧线圈接地两种型式。固定消弧线圈由于调谐上的困难现己逐渐淘汰，取而代之的是自动消弧线圈。自动消弧线圈由于能实时检测电网电容电流、调整补偿电流，使补偿后的残流小于10A，所以当线路绝缘子在雷击闪络时，在雷电流过后能把工频续流控制在10A以下，使其不能建立持续燃烧的接地电弧，控制了配电网的雷击建弧率，因而有效地控制了配电网的雷击跳闸率，降低了配电网雷害事故。这己为大量的运行经验所证实，河南某电网安装zxB系列自动跟踪补偿消弧装置后，把配电网雷击跳闸率故障由1条线路每天13.6次降到0.3次;广东某供电局四回同杆架设线路自2000年电网安装自动跟踪补偿消弧装置后3年多时间未再发生雷害事故，这些都很好地证明了配电网中性点后自动跟踪补偿消弧线圈的防雷功能。5.4装设自动重合闸电力系统的运行经验表明，配电线路发生的故障大都是瞬时性的。当故障消失以后，若由运行人员手动进行重合，由于停电时间过长，用户电动机多数己经停转，重新合闸的效果不显著，因此，目前电力系统广泛采用自动重合闸。电力系统的运行资料统计表明，自动重合闸的动作成功率相当高，一般在60%-90%之间。由此可见，自动重合闸对于提高瞬时性故障时供电的连续性、双侧电源线路系统并列运行的稳定性，以及纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸，都发挥了巨大的作用。在35kV配网线路上投运单相自动重合闸是最合适的，因为对于35kV配网线路来说，大部分都是单侧电源供电，主要应用于生活用电，而单相自动重合闸可以不间断对用户的供电也是在35kV线路中选用单相自动重合闸的一个重要原因。5.5采用输电线路绝缘子并联间隙技术保护35kV电网在农村电网中的重要地位，使35kV电网的运行安全性成为一个值得关注的问题，而由于35kV电网多经过山区布在旷野上，架设避雷线、极易遭受雷击，现有的常规防雷方法，或连绵不断的分如降低接地电阻、安装自动重合闸等，又由于35kV线路特殊地理环境的限制不能发挥有效的防雷作用，因此35kV配电线路的防雷就成了一项值得进一步研究的工作。以上所设计的防雷保护间隙为农网35kV线路的防雷提供了一个新的思路，在雷击线路时采用防雷保护间隙输导雷电流和工频续流，不使放电电弧沿绝缘子串形成，从而保护了绝缘子不受烧伤和击穿，防止了线路掉线停电事故的发生，保证了线路在雷电过电压下的安全运行。5.5.1间隙距离的计算及试验论证35kV线路一般采取3-4片悬式绝缘子，以本项目为例，本项目中舞阳35kV线路采用的是XWPZ-70型悬式绝缘子，南岗35kV线路采用的则是WP-7型瓷质盘形悬式绝缘子，因此，针对两种不同的绝缘子根据实验室试验得出两种不同的间隙类型。根据实验室所作绝缘子的冲击放电电压可知，3片XWPZ-70型悬式绝缘子的耐受冲击放电电压为342.SkV 3片XP-7型悬式绝缘子的耐受冲击放电电压为254.3kV，上述关于间隙保护效果的分析可知，当雷击冲击50%放电电压不超过是绝缘子串的耐受电压的0.835倍的时候，保护间隙才能对绝缘子串进行有效保护，因此，我们分别取285.8kV以及212.3kV作为间隙的50%放电电压进行实验室试验，以验证可以保护绝缘子串不闪络的间隙的保护间隙距离。因此，当采取此种保护间隙设计的时候，无论从理论上计算，还是实验室试验数据可知，保护间隙在设计距离下的实际50%闪络电压值低于绝缘配合中的耐受电压，未发现有放电沿绝缘子串部分或整体上发生的现象，从而验证了保护间隙雷电冲击过电压下对绝缘子串的保护有效性。5.6提高线路绝缘水平 绝缘子是配电线路中重要的设备之一，绝缘子的正常运行对保持配电线路的绝缘水平和耐雷水平有着重要的作用。以调研情况来看，对绝缘子的维护仅限于线路发生绝缘子爆炸事故后进行更换，而在正常状态下没有进行轮修、轮检、轮换。而绝缘子的长期运行将会出现大量的低值或者零值绝缘子，使配电线路的耐雷水平急剧下降。 瓷绝缘子运行统计数据表明，s种不同类型的瓷绝缘子运行一定时间后电气机械强度均有降低。运行6年后平均降低20%。若瓷绝缘制造质量低劣则老化会加速，投运2-3年后性能即大为下降。良好的绝缘子击穿电压较其表面闪络电压高30%-50%。绝缘子两端出现过电压时通常仅引起表面闪络而不影响其内部的绝缘强度，瞬态过电压下表面闪络后开关重合即可恢复送电。若老化使绝缘子的击穿电压降至小于表面闪络(干闪)电压时(即低值或零值绝缘子，绝缘子串发生闪络的工频续流将流过绝缘子内部，其电弧放电将造成绝缘子铁帽炸裂。在现场调研时发现有炸裂绝缘子的铁帽和检测到绝缘子明显的闪络烧伤痕迹，此类雷击事故在此配电线路中发生的几率比较高。发现瓷绝缘子上有龟裂的情况，无论从电气性能还是机械性能方面说，都是有危险的，必须尽快更换。第一步，全面检测零值、劣质绝缘子，加强线路绝缘。检测可用目测法和电位分步法，检测出劣质绝缘子和零值绝缘子并及时更换，及时消除绝缘弱点，提高配电线路的绝缘水平。零值绝缘子的绝缘电阻比正常绝缘子小很多，当绝缘子串中存在零值绝缘子时，通过此绝缘子串的泄漏电流明显增大。根据实验和长期的经验我们把泄漏电流超过40 mA的绝缘子初步判为不良绝缘子。5.7有针对性架设避雷线保护针对本项目中35kV线路的特殊性，提出防雷整改措施的二期方案:全线架设避雷线。避雷线装设在导线上方，且直接接地，雷云首先对避雷线放电，雷电流沿避雷线经接地装置泄入大地，使线路绝缘所承受的雷击过电压值降低。结论 35kV线路由于历史原因并不是全线架设避雷线，且绝缘子也仅用3-4片，线路防雷措施明显薄弱，且如果该35kV配电线路处于多雷区，那么雷击跳闸率则会显著增强。因此普遍存在采用传统的防雷措施己难满足安全可靠运行的要求。据近几年的运行数据表明，因雷击35kV线路造成的电力系统运行事故屡有发生，严重影响配电线路的安全可靠性。为此本项目在收集了舞阳以及临颖35kV线路的运行基本状况，雷害事故的资料，以及现场对电容电流，杆塔接地电阻等的测量;并在实验室进行试验;进行计算机仿真，理论论证。结合现场运行情况对35kV配电线路雷击跳闸率搞的原因以及防雷措施进行研究，得出了如下结论: 1 . 35kV线路雷击跳闸率高的原因 本文重点研究的是四条35kV线路，针对四条不同线路的运行情况对35kV线路雷击跳闸率高的原因进行分析:在本项目中的35kV线路采用中性点绝缘方式运行，而没有采用中性点经消弧线圈接地运行方式。2004-2007年线路运行数据显示其线路雷击跳闸率较高。经现场勘测和数值计算研究表明，除线路本身绝缘水平不高外(单回线路中绝缘子3片，在耐张段为4片)，进线段杆塔冲击接地电阻较高导致线路耐雷水平不高。当雷击线路时易引起线路绝缘子发生闪络，由于没有消弧线圈的补偿作用，使雷击引起的单相接地故障不易消除，单相接地故障易发展成相间短路造成线路跳闸。其次，对于线路中雷电活动较多的易击段并没有架设避雷器进行保护，致使累计跳闸率较高;而对于架设了1-2km单地导线的35kV南岗线路，雷击仍然导致进线段悬式绝缘子闪络，进线段耐雷水平不高也是雷击跳闸率较高的原因。因此要降低35kV配电线路雷击跳闸率就需尽量提高线路耐雷水平。 2. 35kV配电线路防雷保护措施( 1)确定易击段，在线路易击段上架设线路型无间隙避雷器(2)确保杆塔的冲击接地电阻不大于10 (3)应在35kV线路装设自动重合闸 (4)采用输电线路并联间隙技术保护 (5)安装消弧线圈。 (6)提高线路的绝缘水平 (7)全线架设避雷线参考文献1刘学辉,贾风香,冯熊彬,电力系统自动重合闸的案例逻辑分析.电力自动化设备，2006.2罗真海,陈勉,陈维江,李国富,宿志一.100,200kV输电线路复合绝缘子并联防雷间隙的研究.电网技术,2002.3朱德恒,严璋.高电压绝缘.北京:清华大学出版社,1992, 68-70.4程学启,杨春雷,咸口常.线路避雷器在输电线路防雷中的应用.中国电力，1999,8,33.5王兰义.口本氧化锌避雷器的发展动向.电瓷避雷器，1999.6李景禄.实用高电压技术.北京:中国水利水电出版社，2008,184-190.7李景禄.实用配电网技术.北京:中国水利水电出版社，2006.3，210，350.8李景禄.实用电力接地技术.北京:中国电力出版社，2002,151-179.9解广润.电力系统过电压.北京:水利电力出版社，1985,206-22610袁涛，刘渝根，陈先禄.山区35kV线路防雷值的注意的一个问题.详参照