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输电线路避雷 器:降低损耗 & 提高可靠性
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输电线路避雷器:降低损耗 & 提高可靠性

April 12, 2017 • Columns, Woodworth on Arresters, 最近文章汇总

已知线路避雷器可以用于减轻雷电的影响,但避雷器并没有被常常用于降低输电线 路上雷击引起的瞬时停电,这着实让我费解。我曾向专家询问解释这是为什么,但 多数无法给出解答。一些人推测这是由于担忧避雷器发生故障。
我最近参与了一项纽约州R&S协会资助的经济研究,与研发公司Ceralink以及伦斯 勒理工学院和康奈尔大学的教授合作进行。工作的重点是在输电线上用避雷器代替 屏蔽线,最初的目标是证明由架空地线造成的电感损失可以通过替换为避雷器而消 除。其他可能的好处包括减少整体的能量需求。这个目标本身似乎有价值,但我们 的团队很快意识到,随之而来的可靠性改善能带来更大的潜在好处。
在最初的研究中发现,去除OHGW(架空地线)所带来的经济利益源自两部分:降低 建设成本和防止线路寿命周期内的感应损耗。当考虑初始建设成本时,变量包括塔 型,系统电压,线路回数,相配置,期望的保护级别和所用避雷器的类型。下表总 结了研究结果。
表中倒数第二列是如果去除屏蔽线后能实现的节省净值,假设投资回报率是10%, 线路寿命30年,电能成本每MWHr 50美分和每年5%的通胀率。
这项研究表明,减少损耗带来的成本节省没有前期材料和施工成本的降低那样显 著。综合考虑,使用避雷器代替OHGW节约5%到8%的初始总成本,其本身的优点 当然值得考虑。
使用避雷器代替OHGW的典型节省成本/英里 输电线路避雷器 输电线路避雷器:降低损耗 & 提高可靠性 arrester table china1

*不安装屏蔽线的每英里成本节省包括导线 的成本,安装成本,以及减少的塔架和塔基 成本。使用避雷器的成本包括每回每相的避 雷器,在裸露导线上采用3类线路避雷器,在 被上方相线屏蔽的导线上采用1类避雷器。选 定的档距为每英里(1.6公里)8塔。

但在计算中没有揭示的是,避雷器所保护线路的可靠性比OHGW保护的更好。对于 由屏蔽线保护并且杆塔接地电阻很低和良好绝缘子BIL的线路,面临所有冲击下的反击停电概率可低至5%。但是,如果接地电阻差和/或绝缘子BIL低,在这些冲击下绝 缘子反击的概率可以高达20%到30%。然而,若在所有塔的所有相线安装避雷器, 雷击停电的概率为零,即在每一座塔的所有相线上安装避雷器赋予了线路‘防雷’ 的能力。此外,接地电阻不再是影响可靠性的因素。
既然知道了线路避雷器能消除雷击引起的停电,量化提高可靠性带来的好处似乎会很 容易。但事实证明并非如此。确定输电线路停电的成本并不像变电站或配电系统那样 容易,因为在后者的情况下,如果是保护不力导致设备故障,电力公司的成本是具体 的。在输电线的情况下,避雷器防止的是绝缘子闪络,而不是变压器故障。绝缘子闪 络可能造成系统故障,但绝缘子是自愈的,大部分时间保持完好无损。这个本质上的 差别意味着,电力系统运营商看不到绝缘子发生闪络时瞬间停电的任何直观成本。
事实上,在这类停电中,终端用户比线路运营商所受的影响更大,因为没有相关的 直接损失,运营商杜绝瞬间停电的动力减弱。此外,大多数终端用户甚至没有意识 到雷击停电本来是可以避免的。因此,电力系统运营商的经济利益微不足道和终端 用户缺乏防雷意识两者的综合作用似乎在阻碍输电线路避雷器更广泛的应用。
不对所有用户进行分析便无法轻而易举地量化提高可靠性带来的经济效益,因此我 们未能量化。尽管如此,数字很可能是显著的。
因此,人们很可能会问电力系统运营商:你如何论证输电线的使用是合理的?
Jonathan Woodworth

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