新疆110千伏线路雷击事故分析及治理措施

新疆110千伏线路雷击事故分析及治理措施
  摘要:2015年7月2日至4日两天,110kV某线路由一次雷电活动而引起连续7基杆塔发生跳闸事故,故障时间间隔之短、频率之高给新疆电力系统带来巨大的危害,雷击跳闸问题的解决已刻不容缓。
        关键词:输电线路;雷击跳闸;危害

        2 事故原因分析
        2.1 气象因素分析
        故障点气象条件为:6月7日13时134#杆塔、7月2日21时193#、196#、197#、198#杆塔、7月4日04时297#杆塔所在区域为暴雨、雷电、大风天气。
        2.2 线路雷击跳闸的三种情况
        一是由于接地电阻超标,导致线路耐雷水平降低,雷击塔顶或避雷线,反击导线造成跳闸;二是接地电阻合格,但雷电流太大,超过了线路设计的耐雷水平,雷击塔顶或避雷线,反击导线造成跳闸;三是雷绕击至导线,造成线路跳闸。
        2.3 设备内因分析排放因子
        2.3.1 110kV线路绕击雷电流幅值一般远远低于反击的雷电流幅值,绕击一般为5.5~7kA,反击一般为40~75kA。雷电绕击与导线排列方式和线路处于特殊地理环境易遭受雷击有关。园林音箱
        2.3.2 雷电流放电通道
        线路反击故障包括两个过程:雷击杆塔分流和绝缘子串击穿。经分流后的雷电流会在导线中会产生正的感应电压及负的耦合电压,当三者电压之和超过绝缘子串击穿电压时变发生绝缘子闪络,进而引起反击跳闸,134号杆塔通道为:雷击避雷线或杆塔→C相横担处铁件击穿→沿绝缘子发生闪络→C相导线处铁件击穿→导线
        线路绕击故障则为雷电流绕开避雷线击中导线,在导线上产生的雷电过电压超过绝缘子两端击穿电压引起闪络,进而发生绕击跳闸,134号杆塔雷电通道为:雷电绕击导线→C相导线处铁件击穿→沿绝缘子发生闪络→C相横担处铁件击穿→杆塔。
        193#杆塔B相、197#杆塔A相、198#杆塔C相反击绕击均有可能,通道分别为:反击:雷击避雷线或杆塔→沿绝缘子发生闪络→导线;绕击:雷电绕击导线→沿绝缘子发生闪络→杆塔
        196#杆塔AB相发生同时跳闸,反击可能性较大,雷电通道如下:雷击避雷线或杆塔
玩具滑翔机制作→沿绝缘子发生闪络→导线。
        由于297#杆塔为一次雷击所引起A、C相同跳,因此反击可能性较大:雷击避雷线或杆塔→沿绝缘子发生闪络→导线。
        2.3.3 耐雷水平计算。
        按DL/T620规程计算的反击耐雷水平和绕击耐雷水平如下。
        “6.7”雷击故障
        134号杆反击耐雷水平:I=12.0726kA;绕击耐雷水平:I=8.5100kA。从此次克庙线的故障情况来看,故障相为上字型塔的下相,接地电阻不合格(76Ω),所处地形特殊交平缓,地面倾角为2.18°,铁塔经过计算,绕击耐雷水平为8.51kA,反击耐雷水平为12.0726kA。此次故障造成134#杆塔C相绝缘子两端铁件有灼伤痕迹,导线悬垂线夹有灼伤痕迹。根据气象条件、灼伤痕迹、测量数据分析,接地电阻偏大,雷电发生后不能及时泄漏雷电流,雷电反击较绕击相比,可能性较大。
        “7.2”雷击故障
        根据事故调查报告,21:52第一次跳闸的故障相为ABC相,重合成功;21:53第二次跳闸的故障相为C相,重合不成功。故障造成193#杆塔B相、196#杆塔AB相、197#杆塔
A相、198#杆塔C相复合绝缘子有灼伤痕迹。
        一次雷击引起多相故障一般是由反击引起的。所以,21:52的第一次跳闸很可能是一次反击故障。
        第二次跳闸的故障相为C相,所以只有可能是198#杆塔C相跳闸。经过计算得到198#杆塔C相的反击耐雷水平为162.7383kA,绕击耐雷水平为8.9203kA,所以此次跳闸可能是由一次雷电流幅值大于162.7383kA的雷击造成的反击故障,也可能是由一次雷电流幅值大于8.9203kA、小于162.7383的雷击造成的绕击故障。
        “7.4”雷击故障
        297#杆塔故障相为A、C相,但具体故障相不明,分以下两种情况讨论:如果A相、C相均为边相,那么A相和C相的反击耐雷水平均为153.0831kA,绕击耐雷水平均为8.9203kA;如果A相为中相,C相为边相,那么A相的反击耐雷水平为160.1782kA,绕击耐雷水平为8.9203kA;C相的反击耐雷水平为153.0831kA,绕击耐雷水平均为8.9203kA。
        此次故障造成297#杆塔A、C相绝缘子有灼伤痕迹。由于一次雷击引起多相故障一般是由反击引起的,故此次跳闸有可能是一次反击故障。包装箱制作
        3、暴露问题
        该110千伏全线共使用杆塔361基,其中直线塔330基,耐张塔31基。其中1#至58#地貌上主要为山前冲洪积倾斜平原,地层岩性主要以碎石
        类土为主,土壤类型主要以中-强硫酸盐渍土为主;59#至361#地貌上主要为低山丘陵,地层岩性主要以强-中风化得硬质基岩为主,土壤类型主要为中硫酸盐渍土,接地电阻高、雷电拦截效果不可控等问题。
        4、治理措施
        4.1、降低杆塔接地电阻电源外壳
        针对该线路接地电阻测量值较高杆塔和反击闪络风险较高杆塔还应尽量降低杆塔接地电阻,杆塔的接地装置采用降阻剂处理,在高阻地区采用石墨防雷接地体,提高线路反击耐雷水平。
        4.2、安装线路氧化锌避雷器
        对于已发生过雷击跳闸,接地电阻大于30Ω,位于山顶,高度大于22m,耐张杆塔安装线路避雷器78套。
        4.3、安装线路防雷灭弧装置
        防雷灭弧装置不仅可以在工频电弧产生的初期迅速熄弧,并可在长时间内持续释放喷
射气流以抑制工频电弧重燃,在高压实验室内对工频电弧重燃抑制装置进行了灭弧实验,验证了该装置能够快速熄灭电弧,且未发生重燃,能大幅减少线路雷击跳闸事故。2016年对该线路20基杆塔进行输电线路防雷措施大修,每基杆塔三相加装吹弧防雷设备共 81套。
        结束语
        该线路经过综合治理改造后,雷击跳闸率明显降低,自投运以来110千伏克庙线从2011年至2015年期间共发生雷击跳闸17次,雷击跳闸率2.478次/百公里•年。改造至今共计发生雷击跳闸事故2次,雷击跳闸率为0.5785次/百公里•年。可见,改造后该线路实际雷击次数减小,雷击跳闸率比之前减少了四分之三以上,改造效果显著。
        参考文献:sky angel vol.92
        [1]谷山强,陈家宏,陈维江,冯万兴,郭钧天,曾瑜.架空输电线路雷击闪络预警方法[J].高电压技术,2014,02:423-429.

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