35kV架空线路的防雷保护

35kV架空线路的防雷保护

胡宗良

（广西水利电业集团有限公司蒙山供电分公司广西梧州546700）

摘要：35kV架空线路没有全线架设避雷线，遭受雷电直击、绕击和感应过电压机会较多，导致线路跳闸或故障停运，造成经济损失，为了减少雷害事故，提高供电可靠率，本文对35kV线路的防雷问题进行了深入研究，提出了一些技术措施。

关键词：35kV架空线路；雷电；防雷；保护措施

我县35kV线路作为主要的输电线路分布广泛，南方雷雨季节长，雷电日多，架空线路遭受雷击机会较多，雷击跳闸率较高，经常发生绝缘子破裂，击穿，断线等电网事故，严重影响了电网的供电可靠性。为了提高我县的供电可靠，针对35kV线路的防雷问题进行了深入研究，提出了一些技术措施，对部分线路也进行了技术改造，取得了一定的效果。

经查阅资料，线路遭受雷击有三种情况：一是绕击，雷击于线路附近或杆塔上，在导线上产生感应过电压。二是雷击避雷线后，再由避雷线反击到导线上；三是直击，雷直接击于导线上，产生直击雷过电压；无论是感应过电压还是直击雷过电压，都使得导线上产生大量电荷，这些电荷以光的速度向导线两侧传播，这就是雷电进行波。雷电进行波沿线路入侵到变电站，造成避雷器爆炸、变压器绝缘损坏等事故，严重威胁电气设备的绝缘，如遇断口雷电进行波反射叠加，造成设备烧毁事故，直接影响了变电站的安全运行。直击雷过电压，轻则引起线路绝缘子闪烙，从而引起线路单相接地或跳闸，重则引起绝缘子破裂、击穿、断线等事故，造成线路较长时间的供电中断。为了提高供电的可靠性，减少因大气过电压造成的危害，对35kV架空线路应采取以下防雷保护措施。

一、做好新建35kV线路设计工作，提出防雷保护措施要求

1、避雷线选择。根据66kV及以下架空电力线路设计规范（GB50061-2010）选择避雷线。避雷线截面和导线截面要适当配合：LGJ—35—70钢芯铝导线，选用GJ—25镀锌钢绞线为避雷线，LGJ-95-185的导线，选用GJ-35钢绞线为避雷线。LGJ-185以上的导线，选用GJ-50为避雷线。设计规程规定35kV线路只在变电站进、出线段至少架设1—2公里避雷线，如果资金允许，要求全线架设避雷线。

2、带避雷线杆型选择。带地线的35kV线路，要选用定型的杆塔，以确定避雷线悬点高度和与导线间垂直距离h和避雷线的保护角α=tg-1S/h(度)。一般水泥双杆h为3.25m-4m为双根避雷线，铁塔h为5.7m为单根避雷线，以满足角α为20º~30º的要求。直线水泥双杆ZM3避雷线保护角如图1所示：

图1ZM3水泥双杆避雷线保护角示意图

3、降低带避雷线杆塔的接地电阻

带架空地线的杆塔，避雷线要可靠接地。降低避雷线杆接地电阻R是提高线路耐雷水平反击的有效措施。杆塔的接地装置，可用φ-10圆钢用方环型另加幅射方式布置，埋深不小于0.7m。水泥杆避雷线接地引下线，一般用GJ-35平方钢绞线与接地装置相连，不可用预应力水泥杆内的配筋作为接地引下线。设计允许的留有接地孔螺栓的水泥杆非预应力配筋，可作为接地引下线。

雷雨季节前，每基杆塔接地装置的工频接地电阻值，应使用ZC—8型接地测量仪测试杆塔基础土壤电阻率ρ后再决定R值：ρ=2πσR(Ω•m)(3)

二、搞好线路的施工工作

搞好新建线路的紧放线工作，是保证导、地线弧垂相配合的关键。在连续档距架设导、地线工作，其弧垂大小要根据现场气温t，查看本工程设计的导、地线弧垂安装曲线，不能采用气象区不同、安全系数不同的其它工程的导、地线弧垂安装曲线。要选择适当弧垂测档距LC。若观测档距LC与本耐张段的代表档距LD不等时，则应根据代表档距查出安装曲线的弧垂值，然后折算到观测档距，折算公式为：

fC=fD（LC/LD）2（m）（4）

式中：fC——观测档距实际应取的弧垂，（m）；

fD——用耐张段的代表档距LD从弧垂曲线查得弧垂，（m）;

Lc——观测档档距，（m）;

LD——观测档在耐张段的代表档距，（m）

连续档紧线，导、地线的弧垂还要考虑初伸长的的影响，可用降温补偿法，对钢芯铝导线降温△t-15℃;对钢绞线降温△t=10℃。降温后温度t’=t-△t,去查弧垂曲线，所查出的弧垂即为降温补偿之后代表档距的弧垂fD。对于弧立档导、地线紧线时，不考虑初伸长影响。

温度对导、地线的弧垂影响很大，现场测温应将温度计放置在与导、地线接近的地方。过去温度计放置在通风阴暗处，所测温度与导、地线直晒温度偏低，影响了弧垂。

对于只更换导线截面不更换避雷线的线路改造工程，避雷线的弧垂应根据新导线在大气过电压条件下的应力，弧垂重新进行计算，按新计算的弧垂重新调整避雷线的弧垂。

新线路完工后，要对每个耐张段的导、地线弧垂值进行验收，按弧垂曲线标准，其误差值不允许超过规定值，否则垂新调整弧垂。

三、对运行中的35kV线路进行防雷技术改造

1、利用线路绝缘水平配合，采用不平衡绝缘方式降低雷击跳闸率（此项措施在新建线路设计时也要求采用）

35kV系统属于中性点不接地系统，线路受雷击引起大气过电压，多数引起单相闪烙接地，而不会引起开关跳闸，只有引起两相绝缘子闪烙后，形成弧光接地短路，才能引起线路开关跳闸。因此只要加强线路绝缘水平，就不会引起开关跳闸，因此最好选用免维护的复合型的35kV硅胶绝缘子串。

在无避雷线地段，其杆型为上字型三角排列的直线杆塔，中相安装三片XP-7型悬式绝缘子，而两边相安装4片XP-7型绝缘子，造成绝缘差异。当线路受雷击过电压时，中相绝缘较低，先闪烙放电接地，闪烙后的中相导线相当于一条接地线，增加另外两边线的耦合作用，使之边相不再发生绝缘闪烙，就不会引起弧光短路使线路开关跳闸。

2、在容易遭雷击的杆塔上安装消雷器

为了更好的防范雷击事故和解决线路常见的跳闸率，我们对35kv输电线路进行了防护改造，在线路上采用了主动式预放电避雷针，主要是将主动式预放电避雷针应用到雷电活动来路强的线段以提高线段的防雷能力。由于线路比较特殊，有些线段线路档距较大，因此有必要根据线路的实际的实际结构来分析安装主动式预放电避雷针线路后线路的耐雷水平，分析安装不同组数的主动式预放电避雷针的防雷效果。

35kv输电线路的杆塔大部分采用的是水泥杆，少部分采用铁塔。根据几年的运行表明，该线路雷电活动强烈，经常发生闪络故障的线段主要是杆塔附近的线段。其中对无避雷线的杆塔，座落在山谷及湖面河边形成暖气流上升位置的山头上，经常遭受雷击。在杆塔顶部安装少—长针金属消雷器可以使杆塔免受直击雷的危害。对直线单杆安装一付，双杆安装两付，并用GJ-35钢绞线可靠接地，接地电阻值不超过表1值。少一长针消雷器：长针用φ14×2000（mm）圆钢五根，针尖锥度越尖越好，均匀水平排列焊接在63×6×3000（mm）角钢上，用Φ18U型抱箍固定在杆顶上。近几年，在易受雷击的杆塔上，中相安装35kV氧化锌避雷器，也能起到防雷作用。

3、安装避雷器

防止35kV线路直击雷和进行波最有效的方法是架设避雷线。但因雷击避雷线时，避雷线上产生的电位相当高，35kV线路的绝缘水平承受不了这个高电压，容易造成反击，同样会引起线路跳闸。35kV线路只在变电站进、出线段架设1~2公里避雷线，以限制雷电流入侵波的陡度。但变电站的避雷器不允许通过太大的雷电流，一般不应超过5kA，而且通过避雷器的雷电侵入波陡度也不允许太大，陡度太大亦即电压上升速度太快，会使避雷器来不及放电，使避雷器冲击电压提高，从而作用在被保护物的电压也提高了，这就容易破坏设备的绝缘。为了降低侵入波的峰值和陡度，35kV线路除架设避雷线外，限制侵入波峰值的办法是在避雷线两端杆塔上还加装氧化锌避雷器或保护间隙。加装氧化锌避雷器如图2所示：

图2线路避雷器安装示意图

图中：F1、F2、F3为HY5WZ-51/134型氧化锌避雷器；

F1型的作用，当进线段外侧无避雷线段线路受雷击时，雷电波经过一段线路衰减后变形，陡度会降低，但仍很大，经F1放电后，以降低侵入波的峰值和陡度；F2的作用是：变电所是35kV双回路供电时，一回路运行，另一回路热备用时，断路器处于断开位置，当雷电波到达断路器触头就会产生全反射，电压可升高一倍，若没有F2保护，触头间介质将被击穿，就会产生陡度的波侵入到变电所去，对具有线圈的电气设备的匝间绝缘是很危险的。因此，就必须安装避雷器或放电间隙。

四、搞好线路的维护工作

新线路投入运行后，由于杆塔接线的松动，基础下沉等原因，都会使杆塔发生倾斜，使导、地线的弧垂发生变化，因此应定期对导、地线的弧垂进行检查，发现超过误差标准应进行调整。

由于天气干旱，使杆塔基础土壤电阻率增加，因此每年在春季干旱季节，应对每基杆塔（不连避雷线）的工频接地电阻进行测试，其值不超过表1规定值，超过时应延长接地装置的接地圆钢，或打接地角钢，使接地电阻值达到标准要求。

运行线路上瓷质绝缘子，因长期处在交变的电场中，绝缘性能会逐渐下降，在受到雷击大气过电压或操作过电压时就会发生闪烙、击穿、绝缘可能降为零值。因此，应定期进行巡视检查，每年应进行一次登杆检查，清扫绝缘子片，发现有放电、击穿的绝缘子应进行更换。对运行多年的绝缘子，用不低于5000V的兆欧表进行测定，当绝缘子的绝缘电阻小于200MΩ时，即认为绝缘子不合格，应进行更换。摇测方法：线路先分段，再分串、分片进行，测出不合格的绝缘子片。

五、35kV线路采用自动重合闸装置

前几种防雷保护，只对较小雷电流有效，对特大雷电流还是无能为力的，还是会导致开关跳闸，为此35kV线路采用自动重合闸作为补救措施。当线路受到雷击引起相间短路，保护动作使开关跳闸，经一段时限，通常取1S，自动重合闸使开关重新合闸。如果故障消除，线路可恢复供电，否则由保护再次使开关跳闸。运行经验表明，线路受雷击在电弧熄灭后，其电气强度一般都能很快恢复，因此采用自动重合闸时，有60~75%的雷击跳闸事故都能重合成功恢复供电，这对保证安全供电起很大作用。

结束语

我公司有35kV线路33条260公里，在近期农网改造中，我们按上述防雷保护措施对新建35kV线路进行设计和对运行中的35kV线路进行技术改造，提高了线路防雷质量，并加强了对35kV线路的运行管理工作。从近几年的运行情况看雷雨季节期间雷击跳闸事故已大大降低，供电的可靠性得到了有效提高，收到良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]水利电力部.SDJ7-79电力设备过电压保护设计技术规程.北京：水利电力出版社,1979

[2]DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.北京：电力出版社,1997

[3]GrantIS.ASimplifiedMethodforEstimatingLightningPerfor-manceofTransmissionLines.T-PAS,Apri.1985

[4]刘继.山丘地区输电线路防雷设计中的一些问题.电力技术,1962(9)～(10)

[5]刘继.电气装置的过电压保护,北京：电力工业出版社,1982

[6]杜澍春.关于输电线路防雷计算中若干参数及方法的修改建议.电网技术,1996(12)

[7]SDJ7-79电力设备过电压保护设计技术规程.(试行)修订说明.北京：水利电力出版社,1979