基于不平衡绝缘的35kV电力线路差异化防雷效果分析

摘 要：根据35kV电力系统特点，在统计分析35kV电力线路未生风偏、鸟害、污闪、异物短路等故障原因的基础上，形成的以不平衡绝缘为主的35kV电力线路差异化防雷治理措施，通过应用雷击跳闸率得到大幅下降。

关键词：35kV电力线路；不平衡绝缘；差异化；防雷；效果；分析

引言

通过优先采用免检型绝缘子产品（即玻璃与复合绝缘子），按照一个弱相、两个强相或两个强强相的原则配置的不平衡绝缘防雷治理措施，其主要目的是防止雷击单相绝缘子永久击穿造成线路选拉停运和相间故障造成线路直接跳闸。通过实施，取得明显成效，连续3年在雷电高峰期（6～9月），治理线路未发生雷击跳闸。

1 35kV系统及保护特性

1.1 系统特性

35kV电力系统大多为不接地或小接地系统，其特点是单相接地不会引起线路跳闸，因此，在一般情况下允许继续运行1-2h，而不必立即跳闸[1]。但随着系统容量的不断增大，实际运行中系统已无法承受2小时的单相接地运行，因此必须避免单相永久接地故障发生。

1.2 保护特性

（1）35kV电力线路发生单相接地后，经过30s延时后，接地信息会传入调度监控系统，调度员按照调度规程要求，对35kV接地的线路间隔采取逐条选拉的措施，来判断故障线路和消除接地信号。因此，单相瞬时接地故障由于接地信号反应快，消失快，基本不会传到调度监控系统，即不会造成线路选拉停运。（2）35kV电力线路发生单相永久接地故障后，调度会按照限电序位和选拉序位，下令逐条拉开所有35kV出线间隔的线路刀闸，直至线路接地信号消失为止。因此，单条线路单相永久接地可造成多条线路选拉停运，对线路可靠性影响大。（3）35kV电力线路发生相间（短路）故障（速断和过流），经过30s延时后，会直接造成线路跳闸停运。

2 不平衡绝缘防雷效果

2.1 改造方案

（1）4+3+4法。根据地形和空气间隙采取两边相各配置4片绝缘子、中相配置3片绝缘子，复合绝缘子按照中相配置1支，两边相按照1片玻璃绝缘子+1支复合绝缘子的配置方法进行改造[2]。（2）4+3+5法。根据地形和空气间隙采取中相配置3片绝缘子，下山侧向阳侧边线配置5片绝缘子、上山侧边线配置4片绝缘子，复合绝缘子按照中相配置1支，下山侧向阳侧边线配置2片绝缘子、上山侧边线配置1片绝缘子的配置方法进行改造。（3）4+5+6法。根据地形和空气间隙采取中相配置5片绝缘子，下山侧向阳侧边线配置4片绝缘子、上山侧边线配置6片绝缘子，复合绝缘子依次配置。（4）轮流换相法。对于无法准确掌握雷电活动规律的线路，可采取轮流换相的方法进行不平衡绝缘改造。（5）耐张配置按照上述方法和等长法的原则进行，主要是保证弧垂与线长不能改变。引流线配置与所在相线配置保持一致。

2.2 效果分析

（1）采用不平衡绝缘配置后，在接地电阻为15Ω时，雷击杆顶时每多一片绝缘子，相线耐雷水平可提高5kA[2]，且符合不平衡绝缘配置要求的15%极差。这样线路在遭受雷击时，按照弱相先击穿的原则，弱相击穿后，相线接地形成地线分散雷电流，由于采用的是绝缘子自恢复性好的绝缘子（玻璃绝缘子和复合绝缘子），当雷电流通过接地系统泄流完成后，线路恢复正常运行。（2）线路两相同时遭受雷击后，由于不平衡绝缘配置的极差作用，在线路单相耐雷水平内，不会同时引起相间短路故障发生，可将相间故障转化为单相瞬时接地故障消除雷击闪络发生。

3 避雷器防雷效果

3.1 安装方案

（1）根据小接地系统特点，线路发生单相接地故障后，另外两相电压会升高■倍的特点，提出了适用于小接地系统的轮流换相单相安装避雷器方案。（2）为防止线路落雷冲击变电站设备，35kV电力线路在实施差异化防雷改造时，终端杆塔绝缘配置与原设计保持一致，并3相安装避雷器。

3.2 效果分析

（1）采取轮流换相的方式单相安装避雷器，在线路遭受雷击时即能起到释放雷电流保护线路不跳闸，又能避免单相永久接地引起的其他两相电压升高对避雷器造成的损害。（2）终端杆塔采用低绝缘配置的同时3相安装避雷器，加上进出线段的架空地线保护，可形成多道防线防止雷电波侵入变电站。

4 地网改造效果

4.1 改造方案

（1）低土壤电阻率的地区（耕地），安装环网加15米放射线进行改造，砼杆向两侧铺设放射，铁塔向四角铺设放射线。高土壤电阻率的地区（山区、丘陵），按照换土的方法进行。（2）砼杆接地引下线全部从杆顶引下，与地网可靠连接。

4.2 效果分析

（1）改造后线路任何杆塔接地电阻均可降至10Ω以下，当绝缘子为3片时的耐雷水平即可达到31.5kA[3]，防雷效果提升明显。（2）

GB50061-1997《66kV及以下架空电力线路设计规范》规定：有地线的杆塔应接地。在雷季，当地面干燥时，每基杆塔工频接地电阻根据不同的土壤电阻率不宜超过10-30Ω；而GB50061-2010《66kV及以下架空电力线路设计规范》规定：在雷雨季，每基杆塔工频接地电阻根据不同的土壤电阻率不宜超过10-30Ω。本措施解决了新旧版规范之间存在的差异，在降低接地电阻的同时提高了线路耐雷水平。

5 结束语

（1）35kV电力线路采用不平衡绝缘配置后，不会因部分绝缘配置提高而影响变电站防雷或对系统造成冲击，这是因为，对变电站主变造成冲击的故障是相间故障，当采用不平衡绝缘后，基本可避免雷击引发的相间故障发生，将可能发生的相间故障转变为瞬时单相接地故障，相应的起到了保护变电站主变等主要设备的作用。（2）35kV电力线路采用不平衡绝缘配置后，避免了单条线路单相永久接地造成的多条线路选拉停运。避免了相间故障发生，在保护线路的同时保护了主变（35kV电力线路近区相间故障可引起主变损坏），相应的起到了落实主变反措功效（绝缘包封）。（3）将本措施推广应用至设计源头，从设计源头采取不平衡绝缘配置，要优于运行改造中调整弧垂等复杂的计算与采取相应的施工、安全技术措施等要简单的多。（4）35kV电力线路一般不推荐安装使用避雷器，在雷击高发区段的线路，当采用不平衡绝缘和接地改造等方案无效后，经论证可适量单相安装避雷器，避雷器应优先采用外间隙避雷器，并加强维护与检测。（5）在实施35kV电力线路差异化防雷措施时，线路技术人员和管理人员可根据治理线路实际情况灵活运用（比如单相安装并联间隙等），以确保得到最佳治理效果。（6）由于系统特点，实施35kV电力线路差异化防雷治理措施，可不考虑直线绝缘子串加长后的风偏校验。

参考文献

[1]岳保良，田中兴，梁成斌，等.送电线路实用技术[M].北京：中国科学技术出版社，1994：280.

[2]宰红斌.35kV输电线路差异化防雷治理措施研究与应用[J].山西电力，2015（3）：45-48.

[3]曾宪凡.高压架空线路设计基础[M].北京：中国电力出版社，2002：3.

作者简介：宰红斌（1971-），男，山西晋城人，2008年1月毕业于三峡大学输电线路工程专业，高级工程师，从事输电线路工作。

吴非宏（1990-），男，山西临汾人，2013年7月毕业于山西大学电力工程及其自动化专业，工程师，从事变电检修工作。