电气工程论文

2026/1/27 7:37:18

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

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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。

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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

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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:

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