楓河線防雷問題及其技術(shù)改造

摘　要　1974年建成的220 kV楓河線在設(shè)計上先天不足，防雷水平低，投產(chǎn)后雷擊故障頻繁。通過分析雷擊故障頻繁發(fā)生的原因，并對照楓河線防雷技術(shù)改造幾個階段的效果，得出了降低地網(wǎng)接地電阻是防雷最有效措施的結(jié)論。

　　220 kV楓河線北起楓樹壩電廠、南至河源變電站，全長115.9 km，全線基本上沿東江順流而下，90%線路經(jīng)過雷電多發(fā)的高山、丘陵地區(qū)。1974年建成投運(yùn)時，全線共有桿塔315基，其中耐張塔36基、直線塔19基、鋼桿148基、水泥桿112基，全線采用GJ-50鋼絞線單避雷線保護(hù)。投運(yùn)后，由于線路雷擊故障頻繁以及多方面的原因，多年來，對這條線路進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改造，其中主要有以下幾項(xiàng)：

　　a)1981年至1985年分4期將全線的單避雷線改為雙避雷線(均為GJ-50鋼絞線)；

　　b)1988年底對卓峰山段進(jìn)行防雷改造，在其中6基(100號、102號～106號)桿塔加裝某公司生產(chǎn)的半導(dǎo)體消雷器，并進(jìn)行桿塔接地網(wǎng)改造(加降阻劑)；

　　c)1993年至1995年分3期對早期的一根避雷線進(jìn)行全線更換；

　　d)1995年11月和1996年6月分2期對全線315基桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行改造；

　　e)1997年分2期對6基水泥桿和10基鋼桿進(jìn)行了改造。

1　雷擊故障統(tǒng)計

　　楓河線自1974年9月投運(yùn)至1998年10月共運(yùn)行了24個雷雨年度，期間共發(fā)生了有明顯故障點(diǎn)的雷擊故障31次，發(fā)現(xiàn)44處故障點(diǎn)。為便于統(tǒng)計，將同一時間的故障作為線路一次故障，將同一時間在1基桿塔上產(chǎn)生了故障點(diǎn)認(rèn)為該基桿塔發(fā)生了1次故障。表1和表2分別為按年度和按線段統(tǒng)計的故障次數(shù)。

2　防雷問題
　　從表1可以看到，楓河線投產(chǎn)后雷擊故障頻繁發(fā)生，至1981年共發(fā)生雷擊故障14次，平均雷擊故障率高達(dá)1.73次／(102 km.a)，大大超出允許值。其主要原因是：架空線路全線僅使用單避雷線作防雷保護(hù)，防雷保護(hù)角偏大；線路經(jīng)過雷電活動異常劇烈的卓峰山段。為此進(jìn)行了多次防雷技術(shù)改造。

2.1　避雷線改造

　　為了解決線路防雷保護(hù)角偏大問題，1981年至1985年分4期將楓河線的防雷保護(hù)由單避雷線改造成雙避雷線，使全線的水泥桿、鋼桿和直線鐵塔的防雷保護(hù)角分別由 20.6°，20.6°，23.5° 降至12.5°，15°，14°(耐張塔的保護(hù)角未改造)。改造后的運(yùn)行情況表明，線路的防雷水平有了較大的提高，全線多年平均雷擊故障率由改造前的1.65次／(102km.a)下降至0.78次／(102km.a)。但是，雙避雷線改造后卓峰山段的雷擊并沒有減少。

表1　楓河線各年度雷擊故障統(tǒng)計表

年度 1975 1976 1977 1978 1979 1980 雷擊故障／次
雷暴日／d 5
— 3
— 1
— 3
— 0
— 0
— 年度 1981 1982 1983 1984 1985 1986 雷擊故障／次
雷暴日／d 2
75 2
86 3
112 1
72 2
75 0
62 年度 1987 1988 1989 1990 1991 1992 雷擊故障／次
雷暴日／d 4
68 0
64 0
52 0
53 0
50 1
83 年度 1993 1994 1995 1996 1997 1998 雷擊故障／次
雷暴日／d 0
— 1
— 3
— 0
— 0
105 0
—

表2　楓河線桿塔雷擊故障次數(shù)統(tǒng)計表

桿號 3 5 26 33 80 88 92 雷擊故障／次 1 1 2 1 1 1 1 桿號 93 94 98 99 100 102 103 雷擊故障／次 1 1 1 1 1 1 3 桿號 104 106 113 120 122 123 134 雷擊故障／次 1 4 2 1 1 1 1 桿號 138 140 217 218 224 226 260 雷擊故障／次 1 1 2 1 1 1 1 桿號 261 293 302         雷擊故障／次 1 1 1        

2.2　卓峰山段防雷綜合改造

　　楓河線卓峰山段是從楓河線97號桿起，至110號桿止，線長約5 km，雷擊故障情況見表2。在1981年進(jìn)行雙避雷線改造后，這段線路的雷擊問題還相當(dāng)嚴(yán)重，其主要原因是：它的所有桿塔均處于高程320～380 m的山頂或山腰上，線路基本是布置在山上或跨越山谷，地形條件復(fù)雜，雷電活動相當(dāng)頻繁并容易產(chǎn)生畸變；桿塔所處位置地質(zhì)條件較差，降低桿塔接地沖擊電阻比較困難而使它的耐雷水平較低。因此，在1988年底對卓峰山段再次進(jìn)行了防雷改造。這次改造主要是在其中6基桿塔頂部加裝半導(dǎo)體消雷器，并將桿塔接地網(wǎng)加降阻劑進(jìn)行降低接地電阻。從改造前后基本相同運(yùn)行條件(從1981年至1995年)的運(yùn)行記錄來看，它的雷擊故障率由改造前的7.5次／(102 km.a)僅下降至5.7次／(102 km.a)，其中在1992年3月21日104號桿受雷擊時，雖然線路重合成功，但這次雷擊造成安裝在該桿上的半導(dǎo)體消雷器損壞。在1995年全線桿塔接地網(wǎng)開挖檢查改造時發(fā)現(xiàn)，這些使用了降阻劑的地網(wǎng)接地體腐蝕嚴(yán)重，說明這次改造還是沒有達(dá)到理想效果。

2.3　桿塔接地網(wǎng)改造

　　由于楓河線的桿塔接地網(wǎng)在建設(shè)時使用的材料質(zhì)量差、截面小和埋設(shè)深度不夠等原因，接地電阻值長期以來偏大，特別是經(jīng)歷了多年的運(yùn)行，大部分接地體銹蝕嚴(yán)重，降低了線路的耐雷水平。因此在1995年和1996年分2期對全線所有桿塔接地網(wǎng)進(jìn)行改造，使所有地網(wǎng)的接地電阻值大幅度降低，從而使線路的耐雷水平從理論上得到大大提高，在改造后的3個雷雨年度里未發(fā)生過雷擊故障。這次改造是很成功的，也說明了降低地網(wǎng)接地電阻是防雷最有效的措施。

3　結(jié)論

　　a)楓河線24 a的運(yùn)行記錄表明，單避雷線是不能滿足它的防雷保護(hù)要求的，僅靠雙避雷線也不能完全滿足處于高山大嶺上的輸電線路的防雷要求。

　　b)降低桿塔接地電阻是架空輸電線路防雷最有效的措施，而且它比其它措施更節(jié)省資金，便于維護(hù)。

　　c)楓河線上使用的半導(dǎo)體消雷器的性能和質(zhì)量不能達(dá)到預(yù)期要求，不能完全依靠它來保護(hù)線路，但也未給線路帶來不良后果。

　　d)對地勢較高位置突顯以及前后檔距較大的桿塔，應(yīng)特別加強(qiáng)它們的防雷保護(hù)。

　　e)選擇線路路徑時，盡可能避開雷電多發(fā)區(qū)或?qū)Ψ览撞焕�的地方；對多雷易擊的桿塔的接地網(wǎng)，不能簡單地僅滿足根據(jù)土壤電阻率計算出來的電阻值，而應(yīng)設(shè)法盡量降低其接地電阻。

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