dow-orphan; mso-char-indent-count: 2.0; mso-line-height-rule: exactly" class="MsoNormal">在日常运行维护中,应结合线路巡视,对线路避雷器外观进行检查,对计数器动作次数进行记录,特别是在雷雨季节前后,要加强对线路避雷器计数器的记录,对线路避雷器的运行情况进行调查、分析和总结。鉴于带间隙线路避雷器的特殊性,试验周期可以适当延长,可每5年对线路避雷器进行抽检试验,试验项目主要包括绝缘电阻测量、直流1mA参考电压试验,0.75倍直流1mA参考电压下的泄漏电流试验。
3.3雷季运行安排及操作要求
考虑正常热备用的断路器应装有避雷器保护。对可能短期作为热备用的断路器,在雷电前应转运行或冷备用。在遇有雷电跳闸时,为防止雷电过电压的影响,跳闸后,应试送,试送不成功时,对联络线路,两侧断路器都应断开,或转为冷备用状态[5]。
另外,开展线路防雷接地检查,保证线路杆塔接地电阻在合格范围内,避免雷电反击的发生。每年对线路接地电阻进行普测,超标的及时改进接地。
4结束语
纵观全文,本文首先引入雷电侵入波造成变电站断路器损坏案例,紧接着分析了变电站断路器损坏的原因及对雷击输电线路的启示,最后详细论述220kV变电站进线防雷保护的措施。总之,220kV变电站应加强防雷设施、防雷设备的检测维护,严格按规程进行测试、维护,减少雷电灾害损失,保障电网的可靠运行。
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2020年6月28日
【摘要】针对当前220kV变电站进线段防雷保护,文章对变电站输电线路的防雷保护进行分析,讨论了在合适的地点加装线路避雷器,以及相应安装注意事项和雷季运行安排及操作要求,以减少雷电灾害对电网安全稳定运行的影响。
【关键词】变电站;输电线路;防雷;措施
引言
当前,变电站220kV输电线路遭受多重雷、强雷电直击、绕击等灾害发生频率有上升的势头,而且雷电侵入对变电站断路器等设备造成损坏的事件也多次发生[1]。可见,进一步完善220kV变电站进线段防雷保护措施,对于提高输变电设备运行可靠性,减少对电网安全运行的影响,具有重要的现实意义。
1雷电侵入波造成变电站断路器损坏案例[2]
某220kV变电站有120 MVA主变压器2台,采用220kV双母线带旁路接线方式。事故时,变电站所处地区发生雷电及暴风雨天气,220kV 26号线路受雷击单相接地,220kV II母线失灵保护动作跳闸,检查发现26号线路SF6断路器W相上瓷套损伤。
1.1事故前运行状况
220kV I、II母线并列运行,1号主变压器及25、27号线路运行于220kV I母线;2号主变压器及26、28、32号线路运行于220kV II母线,母联断路器在合位,1、2号主110 kV侧并列运行。注:变电站正常运行时,1、2号主变压器并列运行,220 kV I、II母线并列运行。
1.2事故发生的具体情形
当日零点左右,变电站区域突发雷电及暴雨天气,雷电过程十分强烈。2:17左右变电站事故总信号发出,26号断路器双高频保护动作跳闸,W相接地短路,短路电流14.16A (二次值),故障测距25.1km。26号断路器后备保护、主保护加速出口三相跳闸,32号断路器发W相过流启动失灵信号,220kV II母失灵启动跳闸,接于II母线运行32、28、02、00号断路器跳闸。检查发现26号断路器W相灭弧室瓷瓶上部瓷群裂开约15cm并脱落,灭弧室下部法兰处有放电点3处,灭弧室断口纵向沿面有放电痕迹。220kV I、II号母线避雷器W相均动作一次。
2变电站断路器损坏的原因分析及启示
2.1断路器损坏的原因分析
事故发生后,对线路进行巡检,发现26号线路因遭受雷击,67号塔W相绝缘子放电击穿,单相接地,为线路故障跳闸的诱因。根据雷电定位系统提供的数据分析,当时26号线路遭受多次雷击,在2:17:00时,66、67、68号塔雷电流-19.8kA,74、75、76号塔雷电流-27.2 kA[2]。结合26号线路电流波形图分析,在26号断路器故障W相跳闸后180ms,线路再次受雷电侵害,雷电波沿线路经26号断路器W相断口进入变电站母线。
雷电波电压在26号断路器W相断口发生全反射,在W相电压到达负的最大值时,导致断路器断口外绝缘击穿闪络短接,此时线路故障点去游离间隙只有180ms,绝缘尚未恢复,仍在接地状态,系统电压经断路器断口外绝缘通道及故障点形成通路,给故障点提供短路电流。对于26号线路保护而言,由于W相已先跳闸,靠外绝缘形成通路,故障仍没有切除。
因此,可以得出26号断路器W相灭弧室瓷瓶上部瓷群灼裂、灭弧室下部法兰处有放电点是由于在雷击线路后,雷电波沿线路进入变电站,形成雷电过电压,使断路器W相断口外绝缘击穿放电所致。
2.2对雷击输电线路的启示
据运行数据统计,全国2000年至2008年110kV及以上输电线路雷害故障2344次,占全部跳闸次数的29.18%[3]。可见,雷击已是造成输电线路故障跳闸的首要原因。减少输电线路遭受雷击的次数,就可以减少雷电侵入波对变电站内电气设备的危害。
雷击输电线路的方式有直击和绕击2种,过电压类型包括直击雷过电压和感应过电压。对于220kV输电线路,当全线架设避雷线时,感应过电压一般不会造成输电线路绝缘闪络。当线路避雷线或杆塔遭受直击雷时,在雷击点立即产生过电压。在过电压作用下,避雷线、杆塔、大地形成回路,产生雷电流。由于杆塔接地电阻的存在,导致塔顶对地之间形成电位差,其值为通过杆塔接地处的雷电流值乘以杆塔的接地电阻值。当杆塔塔顶的电位与导线间电位差超过绝缘子50%雷电冲击放电电压时,线路绝缘子击穿放电,相当于线路接地短路。当雷电绕击于导线时,导线上某点产生过电压,该电压沿导线向两个方向传播,导线电位升高,当导线和杆塔之间电位大于线路绝缘子50%雷电冲击放电电压时,导线通过绝缘子、杆塔接地,形成闭合通路,对中性点直接接地系统即构成单相短路,引起线路故障跳闸。
3针对220kV变电站进线防雷保护的措施
根据输电线路受雷击的2种方式及放电形成的过程,可以从以下几个方面采取相应措施进行控制,减少雷击对变电站内电气设备的危害及线路雷击跳闸率。
3.1安装进线避雷器防止雷电过电压
对配电线路,由于未全线架设避雷线,10 kV配电线路在变电站内加装避雷器1组,可起到很好的防雷效果。对经常断开运行的断路器,规程规定在其线路侧加装避雷器,防止雷电过电压损坏断路器断口,说明避雷器对保护断路器防止雷电过电压是十分必要的。虽然避雷线可以保护线路大部分雷击,但雷电波侵入及感应雷电过电压会在变电站断路器断口产生过电压,对断路器构成威胁。
对于新建变电站,特别是活动频繁和雷电危害大的地区,设计时装设线路避雷器是必要的,且是可行的。对于已投运的变电站,根据运行情况可以考虑加装线路避雷器。
3.2采用线路避雷器防止雷电波沿线路侵入[4]
根据雷电定位系统统计数据,应对位于重雷区的220 kV线路加装线路防雷措施,包括加装避雷器及引雷针,防止雷电波沿线路侵入变电站。
3.2.1避雷器的选用
目前,国内220 kV的输电线路避雷器主要为复合绝缘金属氧化锌型,包括无间隙和带间隙2种。变电站进线段保护用避雷器应选用无间隙型,氧化锌阀片具有优异的非线性伏安特性,没有放电时延,具有良好的陡波特性。另外氧化锌避雷器具有续流小、阀片通流能量大等特点,可以耐受多重雷击,保护设备免受工频、雷电、操作过电压的冲击。
3.2.2安装注意事项
在安装之前要慎重选择安装点,分析雷电活动分布情况,找出雷电活动频繁区,再根据线路所经的地形、地势、地貌以及运行经验,合理选择安装点。对220 kV的输电线路应考虑不同情况:对易于发生反击的区段,可在杆塔两边相进行安装,为更好提高该区段的耐雷水平,可以在易发生直击落雷塔三相安装,并在两侧的相邻杆塔两边相分别安装线路避雷器;对于易发生绕击地段,需要在该档距两侧杆塔的边相上安装线路避雷器。
3.2.3日常运行维护