降低龙敖线雷击引起的跳闸率

2018-07-10李过

通信电源技术 2018年4期

李过

（供电公司龙南工区线路一队，黑龙江大庆 163453）

0 引言

供电公司龙南工区负责巡视维护的输电线路2 152 km，其中35 kV输电线路1 496 km，110 kV输电线路656 km。35 kV龙敖线是负责连接龙一联变电所和敖一联变电所的输电线路，担负着九厂地区及敖古拉地区采油井和用户的用电任务。若输电线路遭受雷击，不但可能造成绝缘子闪络、导地线断线，还可能沿输电线路传入变电站，威胁变电站内的电气设备，甚至造成九厂地区及敖古拉地区采油井及用户停止供电，造成巨大的经济损失。2010—2015年，35 kV龙敖线均发生过雷击跳闸，若能降低35 kV龙敖线雷击引起的跳闸率，可保证输电线路非计划停运率目标的实现。

1 龙敖线地理信息、接地情况调查分析

对35 kV龙敖线按地理信息、接地电阻值进行调查统计，结果如表1所示。

表1 35 kV龙敖线地理信息调查表

从表1可以看出，35 kV龙敖线地理环境以砂土地为主。下面将进一步对35 kV龙敖线全线接地电阻值进行分类统计分析，结果如表2所示。

表2 35 kV龙敖线接地电阻值调查表

可以发现，35 kV龙敖线有59.64%杆塔地处砂土地（高土壤电阻率地区），有86.14%的杆塔接地电阻值不合格。由以上调查结果进一步讨论，查找出35 kV龙敖线雷击引起的输电线路跳闸率高的主要原因为：接地设施未做防盗、接地设施未做防腐及避雷器数量不足。

2 石墨型接地极新技术引用

2.1 石墨型接地极降阻原理

在组成方面，非金属低电阻石墨接地极的主要组成物质为导电性、稳定性较好的电解物质与非金属矿物质。它是一种以非金属材料为主要构成物质的接地体。由于它有效增大了接地体散流面积，减小了与土壤间的接触电阻，具备较强的吸湿保湿能力，降低了与接地体接触的土壤的电阻率，增加了介电常数，减小了接触电阻，增强了耐腐蚀性，因此使用寿命较长且接地电阻较小。

对于输电线路杆塔的接地装置而言，它的主要作用是泄放雷电流。当出现雷击塔顶时，雷电流会首先通过接地装置流入大地。由于接地装置内接地电阻的作用，雷电流在其上的压降会使得杆塔顶部的电位升高。当电位的值达到一定程度时，会造成线路内的绝缘子串被击穿并导致跳闸。为了有效降低线路雷击跳闸率，将杆塔的接地电阻降低是主要措施之一。通常情况下，杆塔接地体采用的材料是扁铁或者是园钢，并采取放射形进行敷设。对于高土壤电阻率地区，该方法不适用。尽管采用敷设一定长度的放射形接地体理论上能够将杆塔的工频接地电阻调整到符合要求的值，但是由于其冲击系数可能大于1，即冲击接地电阻不能够满足要求，且该种接地体容易发生锈蚀与偷盗情况。石墨具有较低的电阻率（小于1 Ω·m)，因此通过添加金属氧化物，能够使得模块的雷电流导通性更佳。对于用于防雷的接地装置，需要采用集中接地的方式。在采用石墨接地极进行杆塔接地装置的敷设过程中，通常需要将一圈降阻模块埋于杆塔周围，即为集中接地方式。通过采用该接地方式，能够有效增大与土壤间的接触面积（长方形石墨接地极的尺寸为500 mm×400 mm×50 mm，总计40块石墨接地极，与土壤的接触面积则相当于573 mΦ10 mm圆钢与土壤间的接触面积），有效增大接地体的散流面积，并可同时将接地体与土壤间的接触电阻减小，使得雷电流能够成功通过接地装置流入大地，表3为石墨型接地电阻值计算表。

表3 石墨型接地电阻值计算表

2.2 石墨型接地极优点

（1）具备较好的降阻性能，相较于相同面积的金属材料，在相同条件下，石墨型接地极能够将接地电阻降低约25%，对于高土壤电阻率效果更佳。

（2）石墨接地极的导电介质采用的是非金属导电材料，其稳定性较好，且导电性能不会受季节的影响。

（3）具备良好的接触性能，与各类岩石与土壤均能实现正常接触，从而能够有效降低接触电阻。

（4）具备较好的保湿与吸湿效果，接触电阻较小，并且受季节天气变化的影响较小。

（5）在石墨接地极内部，将石墨作为载体，并加入了凝固剂、保水剂等化学作用物质，因此使得石墨接地极与土壤间接触面积成倍数增加，同时大大降低了土壤的散流电阻。

（6）离子通过耗散可以通往距离较远的土壤区域内，通过与电阻率较低的土壤区域相连，可以通过其土壤层、金属矿物质层以及地下水层实现散流的改善。

（7）石墨接地极呈弱碱性，pH值约为11，通过加入防腐剂，能够使其理论使用寿命延长到30年以上，而该寿命值大大超过了镀锌钢材的使用寿命。

（8）经过多次雷击大电流后，石墨接地极的电阻值不会增大也不会出现变硬、变脆情况，不会存在断裂现象。

（9）石墨接地极采用埋设的方式，可以大大减小施工难度。

（10）石墨接地极内最基础的组成物质为石墨。因为石墨属于碳类物质，所以不会对环境造成污染。

2.3 石墨型接地极经济性

石墨接地极的外形为固体的圆棒形或者长方形，因此现场施工难度相对较低。相较于其他降阻材料或者方式，尽管石墨接地极的一次性投资较大，但是仍具有较高的经济性。石墨接地极的耐腐蚀性强、性能稳定、防盗性高以及基本无需维护，因此可以实现长期性的正常工作。综上所述，在将雷击跳闸率有效降低的措施中，采用线路杆塔接地电阻方式具有较高的经济效益。

3 针对龙敖线雷击引起跳闸率高采取的措施

3.1 针对接地设施未做防盗采取措施

对巡视中发现丢失的接地极进行补打，并使用防盗螺丝进行连接。由于接地设施本身钢铁的特质，重复丢失的现象仍存在。将接地极改造为石墨型接地降阻模块，石墨被偷盗没有利用价值，因而降低了接地设施重复被盗次数。根据DL/T621-1997《交流电气装置的接地》[1]要求，供电公司龙南工区线路一队共计督促补打接地极138根，安装防盗螺丝218处，更改石墨型接地降阻模块共计97基。已处理的接地设施全部紧固到位，使用非专业工具无法拆除接地设施。

3.2 针对接地设施未做防腐采取措施

挖开接地装置检查接地体腐蚀情况，接地体普遍腐蚀严重。对腐蚀较轻的接地体将地面至地下0.6 m接地引线及焊接处进行除锈，并使用防腐漆和沥青做了防腐处理。对腐蚀严重的接地体进行改造，更换为石墨型接地降阻模块。因石墨的惰性其具有不易腐蚀的特点，在砂土地地区防腐效果良好。根据DL/T621-1997《交流电气装置的接地》要求，供电公司龙南工区线路一队共计督促完成接地体防腐23处，更换为石墨型接地降阻模块共计53基，处理后的接地设施没有发现锈蚀情况。