华锡集团110KV线路防雷整改可行性研究报告

【摘 要】雷电给电力系统的所带来的伤害，特别是对电力系统高压输配线路的伤害尤为严重，依据气体灭弧理论，在110KV线路安装一种具有主动抑制建弧率功能的喷射气体灭弧防雷招弧角，当雷电对线路放电引起线路绝缘闪络后，装置喷射气流，强迫电弧离开绝缘子根部再燃烧，从而避免了电弧对绝缘子及线路的烧伤及损坏，更有效地截断工频电弧，避免了由于雷击引起的电弧熔断、烧伤导线的事故、跳闸率升高等问题，为电力系统的安全运行提供了更有效的保证。

【关键词】气体灭弧；防雷间隙；跳闸率

一、前言

受自然地理位置的制约，我国是一个多自然灾害的国家，特别是在中国南方，是中国乃至整个世界上的多雷地区之一，雷电对电力系统的破坏造成巨大损失，给电力系统的安全运行带来极大的安全隐患。

广西华锡集团股份有限公司是以矿山为基础，集采矿、选矿、冶炼、深加工于一身的国有股份制大型联合企业，有145#、147#两条110kv高压电力线路专供其矿山用电，为一级负荷。矿山位于桂西北多雷、强雷山区，雷击架空送电线路的概率比较高，每年的雷雨季节，雷击均会给安全供电带来极大伤害，造成损失严重。

目前，该两回110KV线路为共塔（杆）模式，线路大部分在崇山峻岭之中穿越，最大档柜达1.8KM，采用避雷线、避雷器防雷模式。

避雷线、避雷器防雷这两种防雷模式均存在不同程度的弊：

1、避雷线对防止雷击造成的绝缘闪络故障意义不大。145#、147#110KV线路采用共杆模式，这样的模式导致了避雷线可覆盖的面积小，拦截雷电的漏洞扩大，线路遭受雷击的面积增大，导致输电线路雷击故障概率、雷击停电时间增加。

2、避雷器本身具有比较明显的防雷效果，但是避雷器容易受潮、易老化、使用寿命短等，并且运行成本巨大，设备购置、安装、检测试验成本高，此外，避雷器故障具有隐蔽性，导致“带病”的避雷器在线运行，失去防雷作用，当有雷击时容易造成线路烧断、烧伤等事故，而且避雷器损坏时呈现短路状态，导致永久性短路故障，增加线路故障率。

从实际运行来看，每年的雷雨季节，均会有大量运行事故：

一、瓷瓶破裂是最为常见的现象，造成供电隐患；

二、避雷器炸坏，引起线路跳闸，影响正常供电，造成损失；

三、导线断落，引发山林大火，这是最严重的事故，影响矿山正常生产及井下用电安全，除造成重大经济损失外，因线路位于崇山峻岭之中，档柜长，线路下方森林密布，修复极其困难，延长了停电时间、扩大停电范围，且矿山井下用电为一级负荷，长期停电会引起淹井、甚至危及井下作业人员的生命安全，造成更为更严重的后果。

二、研究依据

当输电线路遭受雷击时会引起绝缘子串工频闪络从而产生电弧，这个强大的电弧可以引发绝缘子串的爆炸损坏、引起线路跳闸，影响安全供电。

国家电网防雷专家委员会委员、广西大学教授专家王巨丰教授所率领的课题研究小组，经过反复研究和试验，提出了“气体灭弧防雷理论”，其基本思路是使用喷射气流吹灭防雷保护间隙的电弧来实现输电线路的防雷保护。

与传统的被动“拦截”雷电的思路相比，这种主动“疏导”型的防雷保护方式具有更现实的意义，这种防雷保护的指导思想是：在传统的防雷间隙装置中添加喷射气流灭弧装置，当雷电对线路放电引起线路绝缘闪络后，喷射装置启动喷射气流，使得原本位于绝缘子根部燃烧的工频续流电弧，强迫离开绝缘子根部的一定距离再燃烧，从而最大程度地避免了电弧燃烧时对绝缘子及线路的烧伤及损坏，同时由于电弧离开了绝缘子根部，能更有效地截断工频电弧，避免了由于雷击引起的电弧熔断、烧伤导线的事故、跳闸率升高等问题，虽有雷击闪络，但无永久性故障，提高了重合闸成功的概率，为电力系统的安全运行提供了更有效的保证。

三、研究方法和目的

依据气体灭弧理论，将研制一种具有主动抑制建弧率功能的喷射气体灭弧防雷招弧角，在线路保护动作前发出快速熄灭防雷间隙的工频续流电弧，并破坏电弧重燃的条件。

在145#、147#两回110kV输电线路上安装一批对建弧率有强抑制作用的新型喷射气体灭弧防雷招弧角，实现将雷电荷导入大地，并可靠切断工频续流避免断路器频繁跳闸的目的。

研究目的是该防雷间隙在实际110kV输电线路上对抑制建弧率、降低跳闸率的效果，为新型防雷间隙在高电压等级电网中的应用提供有价值的运行数据和改进方案。

四、研究内容

1、中性点运行方式、杆塔高度、杆塔接地电阻等对喷射气体防雷间隙灭弧效果的影响。

2、灭弧防雷间隙与不同绝缘子绝缘配合指标与雷击故障率、跳闸率的关系研究。

3、绕击、反击条件下灭弧防雷间隙对降低雷击故障率、事故率的影响。

4、不同短路电流条件下，灭弧防雷间隙对降低雷击跳闸率、事故率的效果分析。

5、在实现不跳闸灭弧条件下，电弧电流值与可靠喷射气体装置中灭弧产气剂量的关系，由此确定灭弧的有效性。

6、在实际110kV输电线路检验喷射气体灭弧防雷间隙对降低雷击跳闸率、事故率的效果。

五、预期效果

预期利用该装置来降低输电线路的雷击事故：

（1）降低雷击事故率60%以上、降低雷击跳闸率86%以上。

（2）降低输电线路防雷成本50%以上。

该装置对输电线路防雷提供了一个新的思路或措施，具有十分广阔的应用前景。

该110kV输电线路灭弧防雷间隙能在较短时间内消除工频续流，在现有微机保护出口时间配置情况下，使微机保护在由工频续流造成的短路故障后发出高频闭锁信号，避免了雷击跳闸，也避免了自动重合闸装置动作的短暂时间内形成的过渡过程，不致产生电力系统过电压，避免了自动重合闸装置动作后有可能产生的系统振荡，保证了电力系统安全可靠稳定的运行。

110kV输电线路喷射气体灭弧防雷间隙结构简单，重量轻，运输方便，可带电作业更换弹丸，易于线路安装改造；间隙造价远低于线路避雷器，有利于其大规模推广，间隙投入运行可极大减少线路维护人员，为电力系统的安全运行提供了更有效的保证。

六、投资概算（略）

参考文献

[1]王巨丰，朱立波，王锟，陈智勇.配电线路气流灭弧防雷保护间隙的研究.现代电力，2008-10-10.