自2000年起,建德電網(wǎng)先后發(fā)生了5次雷電波侵入變電站的故障,雖未引起事故,但給電網(wǎng)安全運行帶來了一定的影響,故障后檢查發(fā)現(xiàn):變電站內(nèi)備用的35千伏開關(guān)柜設(shè)備均發(fā)生了不同程度的閃絡(luò),2005年7月12日12時35千伏洋溪變尤為嚴(yán)重,開關(guān)柜內(nèi)SF6開關(guān)外絕緣表面電弧燒損嚴(yán)重,SF6開關(guān)外絕緣(環(huán)氧樹脂壓鑄成型)三相斷口間及A、C相對地有短路現(xiàn)象;進線銅排、絕緣板等有多處放電痕跡。
經(jīng)分析,這幾起故障均發(fā)生在變電所進線斷口處,變電所防雷設(shè)計完全符合設(shè)計規(guī)程要求,在進線側(cè)均安裝了避雷器,35千伏架空線也安裝了避雷線。
一、變電站的雷電波入侵原因分析及采取的對策
1.變電站進線產(chǎn)生斷口的原因分析
因雷電過電壓、人為外力破壞、污閃、設(shè)備故障或保護誤動等原因?qū)е戮€路斷路器跳閘,重合閘前斷路器處于短時分閘狀態(tài);斷路器分閘后重合不成功,不能馬上恢復(fù)送電,又未做好安全措施(即拉開有關(guān)隔離開關(guān),將線路兩側(cè)接地隔離開關(guān)合上),則在這段時間內(nèi)斷路器實際上處于分閘狀態(tài),對無人值守的變電站,尤其是雷暴天氣時,后一種情況經(jīng)常會遇到,且持續(xù)時間有時達(dá)數(shù)小時。
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根據(jù)雷電活動規(guī)律可知,雷云中可能同時存在著幾個密集的電荷中心,當(dāng)?shù)谝粋€電荷中心的主放電完成后,可能引起第二個、第三個電荷中心向第一個電荷中心形成的主放電通道放電。因此雷電波通常是多重的,連續(xù)性的,二個波間隔時間僅僅是1/10~1/100秒。第一重的雷電波引起斷路器的跳閘,而斷路器重合閘需要時間,存在著末重合閘成功前,第二重雷電波又入侵的可能性。
2.雷電波入侵的主要原因
雷電波主要是從線路進線側(cè)入侵的,由反擊和繞擊引起的線路斷口雷電波入侵的概率并不大,因為變電站一般不會建在地形較特殊的環(huán)境中;變電站附近地區(qū)的桿塔接地電阻及避雷線的保護角較易做到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求;根據(jù)線路避雷器的保護范圍有限及雷電波陡度大、在線路阻抗衰減極快的情況可知,只有雷擊發(fā)生在離變電站很近的幾個桿塔的情況下才有可能通過變電站內(nèi)線路斷口泄放。
線路斷口雷電波入侵主要是雷擊感應(yīng)過電壓。當(dāng)變電站附近的空間云團呈負(fù)電荷時,則在桿塔的避雷線上感應(yīng)出正的電荷.而當(dāng)云團電荷積累到一定程度對地放電時,因地電位(也就是避雷線上的電位)不能突變,故在導(dǎo)線上感應(yīng)出一個負(fù)的感應(yīng)過電壓。線路上的雷擊感應(yīng)過電壓為隨機變量,其幅值及能量并不是很大。一般僅對35千伏及以下線路的絕緣有一定威脅。但在泄放通路中有斷口,根據(jù)波的折射理論及因阻抗不配,波的振蕩會形成很高幅值的過電壓,從而對220千伏系統(tǒng)絕緣構(gòu)成危害。
3.通常雷電過電壓的保護措施
變電站的雷電侵入波保護通常靠三道防線:一是在變電站內(nèi)設(shè)置避雷針,以屏蔽雷電波從大氣空間入侵;二是在進線開關(guān)線路側(cè)安裝避雷器,以限制從線路上侵入雷電波過電壓的幅值;三是在斷路器或隔離開關(guān)后面、主變附近的母線上裝避雷器,以限制從線路上侵入雷電波過電壓的幅值。避雷器與電氣設(shè)備之間的最大距離不超過DL/T620標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值,否則應(yīng)在變壓器回路增設(shè)避雷器。
另外,對于35千伏變電站進線段,應(yīng)設(shè)置1-2千米避雷線,避雷線的保護角度小于20°,以減少危險雷電侵入波產(chǎn)生的機會;盡可能降低桿塔接地電阻,使進線保護段具有較高的耐雷水平。