邵震
国网河南省电力公司濮阳供电公司，河南 濮阳 457000
摘要：防雷工作是一项长期复杂的系统工程,涉及设计、运行和继电保护等多部门协同工作,而雷击闪络是由几种不利因素共同作用的结果,同等条件下,薄弱环节先被雷击,因此需总体布局，统一规划,设计部门从源头抓起,运行部门从新线路验收和旧线路改造入手,继电保护部门从采用快速重合闸保护做起,建立四道防线,不断提高防雷水平,最大程度降低雷击闪络的发生,确保输电线路安全稳定运行。
关键词：输电线路；雷击故障；快速定位装置
引言
运行情况统计表明,输电线路故障大多与季节有关,其中雷击故障占有很大比例。电力系统输电线路距离长、跨度大，受雷击的机率高，故障点不易确定，对设备的及时修复带来了很大困难，针对这一问题，笔者对输电线路雷击故障点远程定位装置进行叙述，以供参考。
1 输电线路雷击故障快速定位现状
目前,各国对输电线路雷击故障快速定位的研究多停留在在线监测方面,对于雷击跳闸后故障杆塔的快速定位、查找等方面研究不足。本文基于“缺陷放大”的思路,利用低熔点合金熔点低及导电性能好的特点,研制了输电线路雷击故障快速定位装置,通过Matlab软件计算并形成双指数函数模型的雷电流波形图,据此对定位装置进行电流冲击试验,验证了定位装置的有效性。
2 雷击故障发生的原因
输电线路在夏秋季节经常会发生雷击事故,对输电线路导线及绝缘产生伤害，雷击故障发生的原因有输电线路本体设备不合格所造成,也有外部环境因素的影响。归纳起来有以吓几点:1)杆塔接地体电阻不合格。2)接地通道有锈蚀,致使接地通道的接地电阻增大,泄流不畅通。3)线路的绝缘子老化,出现低值雾值绝缘子,致使绝缘下降,耐雷水平降低。4)避雷线保护角偏大。5)雷电过电压时,绝缘子串风偏角过大。6)雷击时雷电流超过设计水平。7)防雷措施针对性不强等多个方面的原因。另外雷击的发生与输电线路导线的排列方式、杆塔高度也有密切关系。雷击发生后,线路运行人员应即时查找故障点，分析故障的原因,判别雷击的类型,以便于采取相应的治理措施。
3 定位装置工作原理及制作
定位装置由导电部分和熔融部分构成。导电部分由镀锌扁钢制成,能保障杆塔可靠接地,一旦线路发生过电流故障,过电流可通过导电部分流向大地;同时导电部分能对熔融部分起到支撑作用，在熔融部分熔化时,保证熔液从熔出口流出。熔融部分为低熔点合金由低熔点金属Bi、Sn、Pb.Cd按照一定比例制成,具体如表1所示。低熔点合金熔点为70C,当输电线路遭受雷击过电流故障时,过电流经杆塔一定位装置一-引流板一接地引下线流向大地,使得杆塔与接地引下线之间的低熔点合金熔化流出,从而实现快速定位。
根据接地引下线引流板尺寸,确定定位装置几何尺寸为:长度L=150mm,宽度B=50 mm,厚度D=3mm,内圈直径R=10mm,外圈直径R2=15mm,内开口长度l1=5mm,外开口长度l=10mm,两孔间距1,=80mm。定位装置几何模型如图1所示。该定位装置连接于杆塔塔腿主材和接地引下线引流板之间。
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4 监测装置设计
4.1 雷击信号检测单元.
雷击信号检测单元主要包括绝缘子电流采集.环Rogowski线圈、放大电路、比较电路、光耦隔离电路组成。Rogowski型电流传感器将采集的雷击电流变成监测终端可接受的电压信号，它具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强、动态范围宽、体积小、重量轻等一系列优点
4.2 电源模块
由于监测终端安装环境的特殊性,对供电电源提出了很高的要求。该系统采用了太阳能电池板和蓄电池联合供电,其中对蓄电池的充放电进行了保护电路设计。充电时,当蓄电池的电压充的过高,保护电路则停止对蓄电池充电以防止电池充爆；放电时,当蓄电池电压过低，保护电路则停止放电,以防止蓄电池亏损。电源模块的定时重启电路对系统定时重启,时间为24h。
4.3 存储模块
监测终端采用24C32芯片作为存储模块,此芯片通过IIC总线和MSP430单片机相连，存储量为32K,操作简单。存储模块中存储着线路杆塔编号、工作人员手机号码等信息。当绝缘子串发生雷击闪络后,MCU则读取存储模块中的杆塔编号和预存的工作人员手机号码,自动整理好报警短信发送给工作人员。同时,将发生的闪络绝缘子号和时间.存于存储模块中,以便工作人员巡检时用巡检仪再次确认。
5 试验结果及分析
通过试验，并且结束后对试验样品逐一进行拍照,并记录样品熔化痕迹,由此可以看出，越靠近电源端,雷电冲击试验时定位装置放电通道火花越明显。分析认为,R1- R10均为人工制作而成,定位装置表面较为粗糙,在与引流板连接的过程中，由于表面粗糙造成接触电阻增大,且10个定位装置串联而成，因此在能量传递过程中,随着接触电阻增大,能量逐渐降低,产生的热量也逐渐降低,从而导致样品熔化痕迹不明显。
相同雷电流作用下,通流时间越长,定位装置熔化痕迹越明显;在通流时间一定的条件下，雷电流越大,定位装置熔化痕迹越明显。实际工作中,每基杆塔仅在4个塔腿接地引下线引流板处安装1片定位装置,接触电阻小，同时雷电作用在杆塔上的电流强度一般大于10.3kA,且雷电流作用时间也较试验所加载的通流时间长,因此，在自然条件下,该定位装置能够实现输电线路雷击杆塔的快速定位。
6 结语
众所周知，输电线路相当于整个电力网络的动脉，一旦输电线路发生故障将直接导致整个电网陷入瘫痪，直接造成电力用户产生经济损失，而雷击造成输电线路发生故障的后果更为严重，所以如何能及时排除输电线路故障是能将因输电线路故障造成的损失降到最低的最有效的办法。通过雷电定位系统的应用，一方面可以提高电网的生产管理水平，提升电网在雷雨季节遭受雷害时应对故障的判断能力；另一方面，通过雷电定位系统对雷电故障范围及性质进行判定，可以有效缩短故障查找与处理时间，而故障点的快速准确定位则是保证故障点及时排除的先决条件。最后，通过雷电定位系统应用可以对雷电活动的进行统计分析，寻找雷电活动的规律，为电网防雷提供科学依据，对确保电力网络安全稳定运行都有着重要意义。
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