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安装 400Ê 千伏线路避雷器的拓展计划
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香港中华电力安装 400千伏线路避雷器的拓展计划

October 12, 2015 • Utility Practice & Experience, Utility Practice & Experience, 最近文章汇总

CLP Power (香港中华电力有限公司,以下 简称“中华电 力”),是 东南亚地区最大的电力 公司之一,它为香港特 别行政区 提供了大约三 分之二的电力, 其 覆盖 区域包括九龙、新界、 大 屿山、飞机场以及一 个大型游 乐园。 在香港,由于其人 口密度极高而 严重依赖于高层住宅和商业楼 宇,这样就对电力供应 的稳定性 提出了特别严格的要求。因此必 须要寻找减少计划外停电的各种 方法,这将会影响 到中华电力的 方针政策 和投资项目。 INMR 会见了中华电 力资产管理 部的工程师 们,了解到他们正在 启动一个工程项目,该工 程通过 在 400 千伏架空 线路沿线有选 择地安装 更多的线路避雷器,以 求达到提高电力质量和安全可靠 性的目的。
香港是一个熙来攘往、永不停歇的地方, 而不间断的 电力供应或 多或少成为了理所当然。想想那些看 似森林 般矗立的高楼大厦和对电梯和自动扶梯永无止境 的依赖,保持非常可 靠的电力供应被认为是至关重要的。 因此,电 力供应的可靠性被认为是当地政府和电力部门 整体工作中的至关重要 的关键任务之一。 据中华电力的工程师们介绍,保持电力供应的高可靠性一 直是个 挑战, 因为电力可靠性 高度依赖于它们的架空 输 电线网络。虽然管辖区内的配电网线路主要是埋设在地 下,但传输电力的骨干输电线路仍 然是 400 千伏双回线 路,它们用来传输超高压变电站的能量。此外,还有一条给其余重要变电站供电的较低电 压等级的 132 千伏双回 线路系统。
这个由 900 多个铁 塔组成的输电线网络, 暴露在高温和 高湿度的 最艰难的运行环境中。 此外,该系统还频繁受 到邻近地区许多工厂排 出的废气污染,并不定期 遭遇季 节性台风的侵袭。 中华电力根据雷电分布图和故障 定位系统,来研究分析在哪些杆塔上 最需要进行防护。 雷电是另一个影响 电力供应的重要因素。 香港位于亚热带 地区, 每年平均雷电日超过 40 天,通常从 4 月持续至 9 月,而 这段时间正是由于空调使用而形成的用电需求高峰期。另 外,由于新界和九龙的大部分地区处于丘陵地 带,尽管这些系 统都装设有避雷线,但许多输电线铁塔仍处于雷电的威胁之 下。另一个影响架空输电线路运行的因素是:由于它们都架 设 在山区,因此具有相对 较高的杆塔接地电阻。 这意味着 在雷击杆塔时会产生反击,引起绝缘 子串闪络。 为了减少由于雷击 造成的线路跳闸次数,中 华电力的资产管 理部在 2001~2002 年启动了一 个项目,即在雷击高风 险地 区的架空输电线路上安装线路避雷器。该项目首先确定目 标铁 塔,选择的标准包括: 铁塔的地理位置,附近的雷电活动 情况以及铁 塔的最大落雷次数。优 先在能够快速地产生效 果的铁塔上安装线路避雷器。
资产管理部的工程 师—Steven Chan 解释 说,在 2001 年之前,中 华电力的双回路线路和 单回路线路都经常遭 受 雷击,并使开关跳闸时 间持续长达 0.1 秒钟。 为了更 好地解决这个问 题,中华电力借助雷电分布图和故障定位 系统来确定最需要改进防雷功能的铁塔。 “我们没 有使用雷电计数器”, Steven Chan 说,“我们 主要借助雷电定位系统 和故障定位系统。”, 该雷电定 位系统在 80 年 代中期首次投入使用, 以后经过不断改 进,现 在已经可以定位云对地 雷击,精度为± 300 米。 第一批线路避雷器 于 2002 年安装在三条 132 千伏的 双回线路 上,根据历史记载,这 些线路的雷击跳闸率非 常 高。虽然在每一基铁 塔的三相导线上都安装 了避雷器, 但是这些前 期工作仍然被认为仅仅 是一个试点。Steven Chan 解释说,“我们首 先要确保避雷器的设计 和其他因 素完全达到我 们的期望。选择 132 千 伏线路是因为任 何雷击事故所造成的影响要小 于 400 千伏线路。 Steven Chan 指 出,在安装了线路避雷 器的 132 千伏线 路上, 由于得到了充分的保 护,经过了这些年的运 行后, 已经百分之百地 消除了雷电引发的跳闸 故障。基于此, 线路避 雷器的安装已扩展到其它线路,如今 132 千伏输 电线路的每基铁塔 上,双回路的每一相都安装了线路避 雷器。 有了在 132 千伏线 路上的成功经历, 另一 个安装计划 也很快启动了,这一次中华电力瞄 准了 400 千伏输电线 路。截止 2004 年,400 千伏输电网络中大约 740 个铁 塔(约 7%)已经 安装了线路避雷器。至 今,该计划仍在不 断进 行,中华电力超过半数 的 400 千伏输电塔也安 装了 线路避雷器。与安 装 132 千伏线路避雷器 一样,根据过 去的雷击 跳闸率的统计来优先选 择最需要保护的线路 和 铁塔。 中华电力从一开始 就对线路避雷器采取了 特殊的设计 方案。这种 避雷器带有间隙,即一 个空隙间隙与金属氧 化 物避雷器串联。这种设 计已在日本广泛应 用,并超过 了 20 年的历 史,最近日益受到 IEC 避雷器标委会以及其 他 相关部门和地区的关注。 在 400KV 线路避雷 器上串联的空气间隙长 度为 1.620 米。这个间 隙用来防止操作过电压 时线路重合闸可能 产生 的闪络。此外,即使避 雷器在承受了巨大的雷 电能 量之后,串联空气 间隙也允许线路快速导通。 Chan 指出,选择带间隙的避雷器而不是无 间隙的设计,主 要是因为期待有更长的使用寿命。“我们要求避雷器 应 该具有很高的可靠 性,”他指出,“我们 希望他们能工作 50 年左 右并不需要任何维修。 由于持续的工作电压没 有作用在这些避雷器上,因此它们应该能够持续更长的工作时间。 即使在突发事件中避雷器失去功能,但空气间 隙仍然存在,他们可以在工作电压下继续保持输电线路正 常运行。
中华电力选择的这种带间隙的避雷器,都采用了硅橡胶外 套,所以它们具有卓越的防污性能。香港地区的污秽等级为 IV 类地区,这里的污秽主要是沿海污秽,但没有中国大 陆一些地区的工业污秽严重。
早期的 400 千伏线路避雷器的典型配置。 避雷器 香港中华电力安装 400千伏线路避雷器的拓展计划 zaoqistandard

早期的 400 千伏线路避雷器的典型配置。

采用硅橡胶的新型 V 型绝缘子串设计 避雷器 香港中华电力安装 400千伏线路避雷器的拓展计划 newv

采用硅橡胶的新型 V 型绝缘子串设计

与 2003~2004 年开始安装的避雷器相比,目前安装在 400 千 伏上的线路避雷器已经 出现了一些变化。其中 一点是,以前 V 型绝缘子串使用的是瓷质棒形绝缘子,现 在使用的是 硅橡胶绝缘子。Chan 还 指出,事实上,这些 复合绝缘子也是第一次使用在 400KV 线路,因此, 这项措 施将为工程师们 提供一个评估复合绝缘子运行性能的机 会。在 过去,中华电力一直倾 向于使用瓷和玻璃绝缘子 而对复合绝缘子技术 采取保守的态度。
与以往相比第二个重要的变化是,新的供 应商必须要经过 资格的审查和批准,这样可以确保更合理的竞争。现在使 用的避雷器与以往不同,例如以前的避雷器来自另一个制 造商并配有更大的均压环。 还有一个变化, 是 每一基 400 千伏铁塔上 不同的安装配 置。原先的安装配置是在双回线路的每一相上都用避雷 器保护,而新设计只是 在第一回线路的每相和第二回路的 中间相安装 避雷器。Chan 解释说, “咨询研究报告推荐 这种 “3 + 1”结构,它兼顾了最佳成本和绕击的防护,因 为中间相通常最容易受到雷击。”
例如避雷器复合外套的损伤报告。同时他表示,中华电力 将计划使用电晕摄像机,用以协 助进行避雷器和 V 型绝 缘子串的检查。 回顾 400 千伏线路避雷器项目,Chan 认 为,所有证据都 表明该 项目与 132 千伏项目一 样的成功。 “我们的雷 电定位系统可以帮助我 们确定网络中任何故障的位置。 当我们的线路工攀爬上受到雷击的铁 塔时,他们看到在 绝缘子的釉面上有明显的闪络痕迹。截至目前, 所有这 些现象只发生在那些未安装避雷器的铁塔上,这证明线 路避雷器的作用达到了我们预期的效果。” Chan 还表示,虽然雷击故障仍然时有发 生,但是管理层对 线路避雷器保护效果的满意 度仍日益增加。根据以 往 的运行经验,中华电 力计划在未来几年提高对 400 千伏 铁塔保护的覆盖率(达到 50%以 上)。与以往一样,工程 师将在还未保护的剩余铁塔中,根据历史的雷电资料确定 最容易遭受 绕击的铁塔,然后制定 下一步需要安装并尽 可能发挥其最大功效的线路避雷器的方案。 这就意味着,最终 仍有一些 400 千伏铁塔 没有受到保 护。不过, Chan 指出,这些铁塔或 者位于山地的附近,或 者在其附近有其他的线 路通过,这意味着这些 铁塔将不 容易受到雷击。

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