浅谈高桥水电厂35KV龙厚线防雷处理的几点措施

浅谈高桥水电厂35KV龙厚线防雷处理的几点措施

袁清云

中电投湖南娄底新能源有限公司

摘要：文章介绍了雷电产生的原因以及雷电对35kV电路线路的危害，提出避雷装置、接地装置的安装，以及线路绝缘、自动重合闸等技术措施。这些防雷技术措施可使35kV电力线路受雷击的危害降低。

关键词：高桥水电厂；龙厚线；防雷处理

引言：高桥水电厂是中电投江西电力有限公司在2009年收购的小水电站，该电站安装两台5Mw合计10Mw的灯贯式水轮发电机组，属低水头径流式水电站，目前由中电投江西公司江口水电厂负责运营。该电站采用扩大单元接线经升压至35KV后通过龙厚线输送至永新县网厚溪变，所以龙厚线是高桥水电厂输送电力的唯一通道。

1线路防雷的概念

1.1雷电对线路的危害性

雷电引起的过电压，即大气过电压，可分为直接雷过电压和感应雷过电压。雷电主要有下列危害：雷电的机械效应：击毁杆塔和建筑，伤害人畜；雷电的热效应：烧毁导线、设备，造成火灾；雷电的电热效应：产生过电压，击穿电气绝缘、绝缘子闪络、开关跳闸、线路停电或引起火灾、人身伤亡等。

2.2雷击形式

线路受雷击后，绝缘子串两端电压升高，会引起绝缘子串闪络。根据雷击点位置不同，引起雷击闪络的原因，基本上有以下3种。

1.2.1反击

雷电击在杆塔或避雷线上，此时作用在线路绝缘上的电压达到或超过其冲击放电电压，则发生自杆塔到导线的线路绝缘反击，其电压等于杆塔与导线间的电位差。雷击杆塔时，最初几乎全部电流都流经杆塔及其接地装置，随着时间的增加，相邻杆塔参与雷电流泄放入地的作用愈来愈大，从而使被击杆塔电位降低。

1.2.2绕击

雷电直接击在相线上。电击的概率与雷电在架空线路上的定向和迎面先导的发展有关，若迎面先导自导线向上发展，就将发生绕击。一般与导线的数目和分布，邻近线路的存在，导线在档距中的弛度及其它几何因素等有关系。为此，要求加强线路绝缘、降低杆塔的接地电阻，重雷区的线路架设耦合地线等。

1.2.3感应雷

雷击线路附近的地面，在绝缘子二端产生电磁感应电压，通常称为感应雷过电压。雷电直接流过杆塔或导线时产生的过电压又称为直击雷过电压。

2线路遭雷击原因分析

遭雷击的线路主要在山顶或向阳半坡的高位杆塔、傍山又临水域地段、山谷迎风气流口上，以及处于两种不同土壤电阻率的土壤接合部的杆塔。高桥水电厂地处山区，龙厚线沿途地形复杂，雷雨天气较多，线路经常因雷击跳闸，并损坏电气设备，造成电厂电力无法送出，碰到天气不好影响抢修可能几天都无法发电只能弃水。

为什么龙厚线雷雨天气容易跳闸，且每次雷击都会损坏设备？通过多次雷击事件的分析我认为主要是以下几点原因引起的：①线路出线侧有避雷线的杆塔（#1－7杆）接地电阻超标或未敷设接地网；②该线路无避雷线的部分未安装避雷器；③升压站接地网电阻超票，避雷针保护范围不够；④杆塔绝缘子老化容易击穿造成线路接地。具体也可以分为以下几点原因。

（1）接地电阻大。龙厚线铁塔都设在高山或沙滩上，地面大多是由岩石构成，刚建时，表层还有一层导电性能良好的履盖层，经过几年雨打风吹及材料板结，土壤电阻率都较高，导电性能变差，接地电阻变大。按照规范要求，35kV线路接地电阻在20Ω以下，两条线路实测接地电阻都较大，最小40Ω，有的竟高达110Ω，如龙厚线6、7号杆，处于河滩，接地电阻大，也是雷击最频繁之处。

（2）林木高大。龙厚线铁塔9、10号标杆处于山坡上，四周的林木高大，这是引起感应雷的主要原因。

（3）避雷线破坏。避雷线是防止线路被雷击的主要措施。避雷线在雷击破时遮住导线，使雷尽量落在避雷线上，并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下的接地装置，使雷电流流入大地。在雷击破过程中，由于雷电流过大，避雷线过流而断线，断线后挂到相线上，引起线路短路跳闸。

3防雷措施

由于水电厂主要利用汛期（丰水期）发电，而这个时期处于雷雨季节，线路因雷击造成跳闸使机组不能发电严重影响到了电厂的经济效益，所以对龙厚线进行防雷改造迫在眉睫。通过查阅资料并结合实际进行认真分析，我认为可采取以下措施进行防雷处理：①在升压站边上立一根避雷针，避雷针的高度需满足升压站的保护范围，并敷设独立的接地网，接地网的接地电阻必须符合规定；②对龙厚线出线侧设有避雷线的杆塔（#1－7杆）接地网进行改造或重新敷设接地网，使接地电阻满足要求；③在#10杆（该处靠近电厂侧，且地形比较开阔）安装一组避雷器，并在电杆附近敷设接地网，接地网电阻必须符合规定；④更换电杆绝缘子。具体的必须采取以下“四道防线”保证线路供电安全。

3.1避雷线和避雷针

架设避雷线和铁塔避雷针是架空线路防雷保护最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷电直击导线，同时还具有以下作用：①分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；②通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压；③对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。避雷针主要减少雷电在保护范围内形成。

3.2减少接地电阻

接地电阻的大小直接影响到雷电对线路的破坏时间，减少接地电阻是架设避雷线架空线路防雷保护工作的基础。减少接地电阻有以下几种措施：

（1）增大接地面积。线路地网应该满足冲击接地及短路电流入地的要求。线路接地网一般都没有经过仔细的计算，在铁架基础上布置随意进行一下处理。如接地电阻不满足要求，可以把接地网引向低土壤电阻率，在低土壤电阻率处，另设一接地网，两网相接可降低接地电阻。

（2）降低土壤电阻率。降低土壤电阻率的方法有更换土壤与人工处理土壤。在土壤电阻率高处，采用电阻率较低的土壤（如粘土、黑土及砂质粘土等）替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内；人工处理土壤，在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。

（3）利用接地电阻降阻剂。在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低接触电阻的作用。降阻剂是由几种物质配制而成的化学降阻剂，是具有导电性能良好的强电解质和水分。这些强电解质和水分被网状胶体所包围，网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充，使它不致于随地下水和雨水而流失，因而能长期保持良好的导电作用。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方法。

3.3采用长闪络避雷器（LFA）

不建立稳定工频电弧即使绝缘子串闪络，也要它尽量不转变为稳定的工频电弧，开关不跳闸。为此应减少绝缘子的工频电场强度或者电网中性点采用不接地或经消弧圈接地的方式。这样可使由雷击引起的大多数单相接地故障自动消除，不致引起相间短路和跳闸。研究表明，对于中性点非直接接地的配电系统，当线路的工作电压与闪络路径长度的比值（即电场强度E，E=Uph/L）减小时，由雷电闪络发展为工频续流的可能性将大为减小。采用长闪络避雷器，可解决配电线路绝缘导线的雷击断线问题。

3.4投入自动重合闸

不中断电力供应，这是最后一道防线，即使开关跳闸也不中断电力供应。为此，可采用自动重合闸或双回路，环网供电等措施。

结束语

运营主管单位江口水电厂组织专业人员对以上几点措施进行了论证，认为可以起到防雷的作用，故从2012年年初开始对高桥水电厂升压站及龙厚线陆续实施防雷改造，改造后经近两年的运行统计，雷击跳闸事件明显减少，且每次跳闸都未造设备损坏，线路能及时恢复送电，电站发电效益明显提高。