楓河線防雷技術研究論文

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摘要1974年建成的220kV楓河線在設計上先天不足，防雷水平低，投產后雷擊故障頻繁。通過分析雷擊故障頻繁發生的原因，并對照楓河線防雷技術改造幾個階段的效果，得出了降低地網接地電阻是防雷最有效措施的結論。

220kV楓河線北起楓樹壩電廠、南至河源變電站，全長115.9km，全線基本上沿東江順流而下，90%線路經過雷電多發的高山、丘陵地區。1974年建成投運時，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。投運后，由于線路雷擊故障頻繁以及多方面的原因，多年來，對這條線路進行了多項技術改造，其中主要有以下幾項：

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的半導體消雷器，并進行桿塔接地網改造(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基桿塔接地網進行改造；

e)1997年分2期對6基水泥桿和10基鋼桿進行了改造。

1雷擊故障統計

楓河線自1974年9月投運至1998年10月共運行了24個雷雨年度，期間共發生了有明顯故障點的雷擊故障31次，發現44處故障點。為便于統計，將同一時間的故障作為線路一次故障，將同一時間在1基桿塔上產生了故障點認為該基桿塔發生了1次故障。表1和表2分別為按年度和按線段統計的故障次數。

2防雷問題

從表1可以看到，楓河線投產后雷擊故障頻繁發生，至1981年共發生雷擊故障14次，平均雷擊故障率高達1.73次／(102km.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，防雷保護角偏大；線路經過雷電活動異常劇烈的卓峰山段。為此進行了多次防雷技術改造。

2.1避雷線改造

為了解決線路防雷保護角偏大問題，1981年至1985年分4期將楓河線的防雷保護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角分別由20.6°，20.6°，23.5°降至12.5°，15°，14°(耐張塔的保護角未改造)。改造后的運行情況表明，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計表

年度197519761977197819791980

雷擊故障／次

雷暴日／d5

—3

—1

—3

—0

—0

—

年度198119821983198419851986

雷擊故障／次

雷暴日／d2

752

863

1121

722

750

62

年度198719881989199019911992

雷擊故障／次

雷暴日／d4

680

640

520

530

501

83

年度199319941995199619971998

雷擊故障／次

雷暴日／d0

—1

—3

—0

—0

1050

—

表2楓河線桿塔雷擊故障次數統計表

桿號352633808892

雷擊故障／次1121111

桿號93949899100102103

雷擊故障／次1111113

桿號104106113120122123134

雷擊故障／次1421111

桿號138140217218224226260

雷擊故障／次1121111

桿號261293302

雷擊故障／次111

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5km，雷擊故障情況見表2。在1981年進行雙避雷線改造后，這段線路的雷擊問題還相當嚴重，其主要原因是：它的所有桿塔均處于高程320～380m的山頂或山腰上，線路基本是布置在山上或跨越山谷，地形條件復雜，雷電活動相當頻繁并容易產生畸變；桿塔所處位置地質條件較差，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體消雷器，并將桿塔接地網加降阻劑進行降低接地電阻。從改造前后基本相同運行條件(從1981年至1995年)的運行記錄來看，它的雷擊故障率由改造前的7.5次／(102km.a)僅下降至5.7次／(102km.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體消雷器損壞。在1995年全線桿塔接地網開挖檢查改造時發現，這些使用了降阻劑的地網接地體腐蝕嚴重，說明這次改造還是沒有達到理想效果。

2.3桿塔接地網改造

由于楓河線的桿塔接地網在建設時使用的材料質量差、截面小和埋設深度不夠等原因，接地電阻值長期以來偏大，特別是經歷了多年的運行，大部分接地體銹蝕嚴重，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進行改造，使所有地網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個雷雨年度里未發生過雷擊故障。這次改造是很成功的，也說明了降低地網接地電阻是防雷最有效的措施。

3結論

a)楓河線24a的運行記錄表明，單避雷線是不能滿足它的防雷保護要求的，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省資金，便于維護。

c)楓河線上使用的半導體消雷器的性能和質量不能達到預期要求，不能完全依靠它來保護線路，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，應特別加強它們的防雷保護。

e)選擇線路路徑時，盡可能避開雷電多發區或對防雷不利的地方；對多雷易擊的桿塔的接地網，不能簡單地僅滿足根據土壤電阻率計算出來的電阻值，而應設法盡量降低其接地電阻。