基于不平衡絕緣的35kV電力線路差異化防雷效果分析

摘 要：根據35kV電力系統特點，在統計分析35kV電力線路未生風偏、鳥害、污閃、異物短路等故障原因的基礎上，形成的以不平衡絕緣為主的35kV電力線路差異化防雷治理措施，通過應用雷擊跳閘率得到大幅下降。

關鍵詞：35kV電力線路；不平衡絕緣；差異化；防雷；效果；分析

引言

通過優先采用免檢型絕緣子產品（即玻璃與復合絕緣子），按照一個弱相、兩個強相或兩個強強相的原則配置的不平衡絕緣防雷治理措施，其主要目的是防止雷擊單相絕緣子永久擊穿造成線路選拉停運和相間故障造成線路直接跳閘。通過實施，取得明顯成效，連續3年在雷電高峰期（6～9月），治理線路未發生雷擊跳閘。

1 35kV系統及保護特性

1.1 系統特性

35kV電力系統大多為不接地或小接地系統，其特點是單相接地不會引起線路跳閘，因此，在一般情況下允許繼續運行1-2h，而不必立即跳閘[1]。但隨著系統容量的不斷增大，實際運行中系統已無法承受2小時的單相接地運行，因此必須避免單相永久接地故障發生。

1.2 保護特性

（1）35kV電力線路發生單相接地后，經過30s延時后，接地信息會傳入調度監控系統，調度員按照調度規程要求，對35kV接地的線路間隔采取逐條選拉的措施，來判斷故障線路和消除接地信號。因此，單相瞬時接地故障由于接地信號反應快，消失快，基本不會傳到調度監控系統，即不會造成線路選拉停運。（2）35kV電力線路發生單相永久接地故障后，調度會按照限電序位和選拉序位，下令逐條拉開所有35kV出線間隔的線路刀閘，直至線路接地信號消失為止。因此，單條線路單相永久接地可造成多條線路選拉停運，對線路可靠性影響大。（3）35kV電力線路發生相間（短路）故障（速斷和過流），經過30s延時后，會直接造成線路跳閘停運。

2 不平衡絕緣防雷效果

2.1 改造方案

（1）4+3+4法。根據地形和空氣間隙采取兩邊相各配置4片絕緣子、中相配置3片絕緣子，復合絕緣子按照中相配置1支，兩邊相按照1片玻璃絕緣子+1支復合絕緣子的配置方法進行改造[2]。（2）4+3+5法。根據地形和空氣間隙采取中相配置3片絕緣子，下山側向陽側邊線配置5片絕緣子、上山側邊線配置4片絕緣子，復合絕緣子按照中相配置1支，下山側向陽側邊線配置2片絕緣子、上山側邊線配置1片絕緣子的配置方法進行改造。（3）4+5+6法。根據地形和空氣間隙采取中相配置5片絕緣子，下山側向陽側邊線配置4片絕緣子、上山側邊線配置6片絕緣子，復合絕緣子依次配置。（4）輪流換相法。對于無法準確掌握雷電活動規律的線路，可采取輪流換相的方法進行不平衡絕緣改造。（5）耐張配置按照上述方法和等長法的原則進行，主要是保證弧垂與線長不能改變。引流線配置與所在相線配置保持一致。

2.2 效果分析

（1）采用不平衡絕緣配置后，在接地電阻為15Ω時，雷擊桿頂時每多一片絕緣子，相線耐雷水平可提高5kA[2]，且符合不平衡絕緣配置要求的15%極差。這樣線路在遭受雷擊時，按照弱相先擊穿的原則，弱相擊穿后，相線接地形成地線分散雷電流，由于采用的是絕緣子自恢復性好的絕緣子（玻璃絕緣子和復合絕緣子），當雷電流通過接地系統泄流完成后，線路恢復正常運行。（2）線路兩相同時遭受雷擊后，由于不平衡絕緣配置的極差作用，在線路單相耐雷水平內，不會同時引起相間短路故障發生，可將相間故障轉化為單相瞬時接地故障消除雷擊閃絡發生。

3 避雷器防雷效果

3.1 安裝方案

（1）根據小接地系統特點，線路發生單相接地故障后，另外兩相電壓會升高■倍的特點，提出了適用于小接地系統的輪流換相單相安裝避雷器方案。（2）為防止線路落雷沖擊變電站設備，35kV電力線路在實施差異化防雷改造時，終端桿塔絕緣配置與原設計保持一致，并3相安裝避雷器。

3.2 效果分析

（1）采取輪流換相的方式單相安裝避雷器，在線路遭受雷擊時即能起到釋放雷電流保護線路不跳閘，又能避免單相永久接地引起的其他兩相電壓升高對避雷器造成的損害。（2）終端桿塔采用低絕緣配置的同時3相安裝避雷器，加上進出線段的架空地線保護，可形成多道防線防止雷電波侵入變電站。

4 地網改造效果

4.1 改造方案

（1）低土壤電阻率的地區（耕地），安裝環網加15米放射線進行改造，砼桿向兩側鋪設放射，鐵塔向四角鋪設放射線。高土壤電阻率的地區（山區、丘陵），按照換土的方法進行。（2）砼桿接地引下線全部從桿頂引下，與地網可靠連接。

4.2 效果分析

（1）改造后線路任何桿塔接地電阻均可降至10Ω以下，當絕緣子為3片時的耐雷水平即可達到31.5kA[3]，防雷效果提升明顯。（2）

GB50061-1997《66kV及以下架空電力線路設計規范》規定：有地線的桿塔應接地。在雷季，當地面干燥時，每基桿塔工頻接地電阻根據不同的土壤電阻率不宜超過10-30Ω；而GB50061-2010《66kV及以下架空電力線路設計規范》規定：在雷雨季，每基桿塔工頻接地電阻根據不同的土壤電阻率不宜超過10-30Ω。本措施解決了新舊版規范之間存在的差異，在降低接地電阻的同時提高了線路耐雷水平。

5 結束語

（1）35kV電力線路采用不平衡絕緣配置后，不會因部分絕緣配置提高而影響變電站防雷或對系統造成沖擊，這是因為，對變電站主變造成沖擊的故障是相間故障，當采用不平衡絕緣后，基本可避免雷擊引發的相間故障發生，將可能發生的相間故障轉變為瞬時單相接地故障，相應的起到了保護變電站主變等主要設備的作用。（2）35kV電力線路采用不平衡絕緣配置后，避免了單條線路單相永久接地造成的多條線路選拉停運。避免了相間故障發生，在保護線路的同時保護了主變（35kV電力線路近區相間故障可引起主變損壞），相應的起到了落實主變反措功效（絕緣包封）。（3）將本措施推廣應用至設計源頭，從設計源頭采取不平衡絕緣配置，要優于運行改造中調整弧垂等復雜的計算與采取相應的施工、安全技術措施等要簡單的多。（4）35kV電力線路一般不推薦安裝使用避雷器，在雷擊高發區段的線路，當采用不平衡絕緣和接地改造等方案無效后，經論證可適量單相安裝避雷器，避雷器應優先采用外間隙避雷器，并加強維護與檢測。（5）在實施35kV電力線路差異化防雷措施時，線路技術人員和管理人員可根據治理線路實際情況靈活運用（比如單相安裝并聯間隙等），以確保得到最佳治理效果。（6）由于系統特點，實施35kV電力線路差異化防雷治理措施，可不考慮直線絕緣子串加長后的風偏校驗。

參考文獻

[1]岳保良，田中興，梁成斌，等.送電線路實用技術[M].北京：中國科學技術出版社，1994：280.

[2]宰紅斌.35kV輸電線路差異化防雷治理措施研究與應用[J].山西電力，2015（3）：45-48.

[3]曾憲凡.高壓架空線路設計基礎[M].北京：中國電力出版社，2002：3.

作者簡介：宰紅斌（1971-），男，山西晉城人，2008年1月畢業于三峽大學輸電線路工程專業，高級工程師，從事輸電線路工作。

吳非宏（1990-），男，山西臨汾人，2013年7月畢業于山西大學電力工程及其自動化專業，工程師，從事變電檢修工作。