探討高壓架空送電線路采用“疏導(dǎo)”型思想的防雷保護

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電力生產(chǎn)的實際運行經(jīng)驗表明，雷害引起的事故約占總事故的30%以上。在電力系統(tǒng)故障統(tǒng)計中，架空送電線路雷擊故障所占比例一直居高不下，成為困擾安全供電的一個普遍難題。

　　1 架空送電線路現(xiàn)行防雷保護現(xiàn)狀及評價

　　目前，架空送電線路仍采用“堵塞”型的防雷保護思想，所采取的保護措施有：架設(shè)避雷線，降低桿塔接地電阻，加強絕緣，采用不平衡絕緣，架設(shè)耦合地線，安裝線路型避雷器等。這些防雷保護措施均有其優(yōu)缺點：架設(shè)避雷線對減少雷電繞擊導(dǎo)線的概率和提高反擊耐雷水平有非常重要的作用，但無法完全避免繞擊或側(cè)擊；降低桿塔接地電阻對減少雷擊反擊跳閘率有決定性作用，但超過耐雷水平的雷電流仍將引起線路跳閘，且高土壤電阻率地區(qū)難以降阻；加強絕緣受桿塔尺寸及投資的限制，無法理想地降低雷擊跳閘率；安裝線路型避雷器，保護效果極佳，但由于投資巨大、重量重、安裝拆卸運輸不便、預(yù)試不確定因素等原因，難以大面積采用，圖1為現(xiàn)行的防雷措施效果比較。

　　由于線路雷擊跳閘率是考核電網(wǎng)安全運行的重要指標，“堵塞”型防雷保護的核心思想是盡可能地提高線路的耐雷水平，減少雷擊跳閘率。這種方式在電源點少、電網(wǎng)網(wǎng)架較薄弱的情況下是合適的，但“堵塞”型雷擊閃絡(luò)意味著需要巨額投資，且技術(shù)上難以實施。從幾十年的運行經(jīng)驗看，“堵塞”型防雷保護確實發(fā)揮著巨大作用，但架空送電線路仍存在一定的雷擊跳閘率和事故率，部分地區(qū)還相當高，雷擊閃絡(luò)造成了大量絕緣子損壞。

　　2 架空送電線路采用“疏導(dǎo)”型思想的防雷保護

　　2.1“疏導(dǎo)”型思想的防雷保護

　　隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷壯大，雷擊架空送電線路的概率不斷增加，進一步研究經(jīng)濟實用的、新型的線路防雷保護措施是很有必要的。目前，變電站已大量使用性能極好、重合閘成功率極高的SF6開關(guān)，不應(yīng)再過分強調(diào)線路雷擊跳閘率。“疏導(dǎo)”型思想的防雷保護方式，其核心是允許線路的雷擊跳閘率有少許增加，將雷電流疏導(dǎo)出去，保護絕緣子不被損壞，避免雷擊事故發(fā)生，達到“不少送電”這一最終目的。

　　2.2絕緣子并聯(lián)間隙防雷保護的可行性

　　日本、德國、法國等國家從20世紀60年代已開始研究在架空送電線路上使用并聯(lián)放電間隙，并積累了豐富的技術(shù)資料和運行經(jīng)驗，現(xiàn)在幾乎所有的絕緣子串上都安裝有形狀各異的放電間隙。在中國，架空送電線路上幾乎看不到間隙防雷保護裝置，其原因在于：

　　a）早期的電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱、油開關(guān)性能差，每次開斷故障電流對電網(wǎng)和設(shè)備的影響較大，故要求盡可能降低線路跳閘率，減少開關(guān)動作次數(shù)，防雷保護以“堵塞”型方式為主；

　　b）防雷思想保守。隨著技術(shù)的進步，變電站大量使用SF6開關(guān)，其性能已大大提高，可頻繁動作。

　　c）電網(wǎng)不斷發(fā)展，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)越來越強，普遍使用重合閘裝置，某一條線路瞬間跳閘對供電可靠性影響不大。

　　因此，借鑒國外的研究成果及運行經(jīng)驗，結(jié)合中國電網(wǎng)的實際情況，研究和實施在絕緣子串上安裝間隙裝置這一“疏導(dǎo)型”防雷保護方式是可行的。

　　2.3絕緣子并聯(lián)間隙防雷保護的設(shè)想和預(yù)期目標

　　在方法上，采用間隙裝置并聯(lián)于絕緣子串上，使雷擊沿間隙閃絡(luò)，并轉(zhuǎn)移、疏導(dǎo)工頻電弧弧根離開絕緣子端部金具，保護絕緣子不被損壞，重合閘能夠成功，從而使雷擊閃絡(luò)成為瞬時故障，保證電網(wǎng)正常供電。這樣做的代價是跳閘率可能有所增加，但事故率會極大降低，盡量滿足“不少送電”這一目標。

　　2.4絕緣子并聯(lián)間隙裝置的優(yōu)缺點

　　絕緣子并聯(lián)間隙裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、價格低廉，保護絕緣子免于電弧燒傷；缺點是造成線路耐雷水平降低少許。在經(jīng)濟和技術(shù)條件允許情況下，可增加絕緣子串長度以增加間隙距離、提高耐雷水平。

　　2.5絕緣子并聯(lián)間隙裝置的研制工作

　　廣州電力工業(yè)局、佛山電力工業(yè)局與中國電力科學(xué)研究院合作，對絕緣子并聯(lián)間隙裝置進行了初步的研究和開發(fā)，通過設(shè)計制作，電場強度計算，雷擊跳閘率計算，雷電沖擊試驗、工頻電弧試驗幾個方面的工作，目前，該項研究已取得重大進展，合成絕緣子并聯(lián)間隙的初步研制工作已完成，見圖2所示，并準備在廣州電力工業(yè)局試掛網(wǎng)運行。此外，工頻電弧試驗表明，并聯(lián)間隙裝置在污閃的情況下，亦能保護絕緣子。

　　3 結(jié)束語

　　推出架空送電線路采用“疏導(dǎo)”型思想的防雷保護方法，并不代表淘汰“堵塞”型思想的防雷保護。目前國際上認為“疏導(dǎo)”型思想的防雷保護與“堵塞”型思想的防雷保護方法仍然同等重要，若結(jié)合中國國情，把“堵塞”、“疏導(dǎo)”型兩種思想的防雷保護方法很好地結(jié)合起來，因地制宜地應(yīng)用，并將“疏導(dǎo)型”思想的防雷保護措施作為基本的防雷保護措施之一加以推廣應(yīng)用，送電線路防雷保護工作將邁上一個新臺階。