输电线路防雷技术研究师威浩

发表时间:2020/6/17   来源:《中国电业》2020年5期   作者:师威浩
[导读] 输电线路雷击事件发生的因素与所在区域气象特点、地形地貌以及岩土导电性等不可控因素有关,
        摘要:输电线路雷击事件发生的因素与所在区域气象特点、地形地貌以及岩土导电性等不可控因素有关,也与输电线路设施、设备自身构造、材质以及物理性质的可控因素有关。在设计线路时,为防范雷击输电线路造成的影响和损失,可从可控因素的方面进行研究。
关键词:输电线路;防雷
1雷电放电概述
        雷电作为常见的自然现象,在电力系统中会引起超过正常电压很多倍的雷电过电压,它是造成电力系统故障的主要原因。雷电放电所产生的雷电流流过输电线路将引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应,从而对输电线路安全稳定的运行产生巨大的威胁,所以在设备投入运行之前要进行运行截面的选择、设备的稳定性、开断能力、关合能力等一系列校验。从气体放电的特性来看,雷电属于一种超长空气间隙的火花放电过程。在设备实际运行时,雷电流具有极性效应,设备可当作棒极,雷云相当于板极。根据雷电放电的三个阶段,可将雷电流绘制成标准雷电流波形进行分析。
2输电线路防雷设计原理
2.1输电线路合理选择路径
        雷电发生的频率与输电线路所处的地理位置、地貌、降水量、雨季雷暴日等环境特征有关。[1]在进行输电线路设计时,通过对气象资料的搜集和分析,在线路规划时避开山谷、水域上方及周边以及盆地等雷电频发区域,能够有效降低被雷电击中的可能性。
2.2正确的防雷措施
        目前输电线路的防雷保护措施主要通过架设避雷线,降低接地电阻,安装线路型避雷器,增设耦合地线以及提高绝缘等级等几种手段。架设避雷线和安装避雷器是输电线路防雷保护有效的措施。输电线路合理选择路径后,为了减弱雷电带来的电磁场、强电流以及热效应造成的危害,在输电线路安装避雷器和避雷线,将雷击释放的电流引向接地保护系统,保护输电线路免遭损坏。不同的电压等级输电线路的避雷器和避雷线的选择与雷击放电强度、雷电流峰值及防雷保护装置整定电流有关,也和输电线路接地保护系统的接地电阻、避雷线接地电阻等参数有关。
2.3安装继电保护装置
        采取各种措施虽能有效地降低雷击事件发生的频率,保护输配电设备免遭损坏,但雷电这一自然现象有着极大的偶然性。为了保证电力系统运行稳定可靠,还需安装继电保护装置,缩小雷击事件波及范围、降低断电可能性,提高电力系统故障自愈性。确保当雷击事故发生瞬时性故障时,输电线路能自动合闸供电。
2.4“疏导式”防雷保护
        目前各种防雷措施的核心思想是尽可能提高线路的耐雷水平,减少雷击跳闸率。我国把线路雷击跳闸率作为考核电网安全运行的重要指标,也即是“堵塞型”防雷保护方式,这种方式在电源点稀少,电网网架薄弱的情况下是合适的,但实际中投资巨大,且技术上难以实施。因此,一些防雷研究专家又提出间隙防雷这种“疏导型”防雷保护方式,其核心思想是允许运行线路有一定的雷击跳闸率,采用间隙装置并联于绝缘子上,以定位雷电闪络路径,疏导工频电弧,避免绝缘子损坏,虽有雷击闪落,但重合闸能够成功,就不必担心线路的雷击事故。
3防雷措施
3.1提高线路绝缘强度
        输电线路的绝缘水平主要取决于绝缘子,在过电压下,如果绝缘子的绝缘强度不够,则会发生闪络,从而导致线路故障。[2]所以适当增加绝缘子的个数、增加每一串绝缘子的表面积、增加绝缘子的爬电距离等方法可以有效提高闪络电压的大小,提高线路的耐雷水平。悬垂式绝缘子串对地杂散电容大于对导线杂散电容,导致绝缘子串上的电压呈现U型分布,其中对导线侧的电压最高,对地侧的电压次之,中间的电压最低。

一般采用分裂导线或者加装均压环来使电位分布均匀。
3.2安装线路避雷器
        金属氧化锌避雷器是一种较为常见的输电线路避雷器,主要分成两种,分别是串联间隙型避雷与无间隙型避雷器,线路避雷器和导线绝缘子保持串联,受到工频电压的影响,会出现较高电阻,线路受到雷击后,传导到避雷器中的雷击过电压如果超出避雷器启动电压,避雷器能够启动泄流,快速降低导线雷击过电压,当雷击过电压数值降低到相应的数值后,避雷器能够呈现出比较高的电阻状态,并暂停泄流。通过科学安装输电线路避雷器,可以显著提高输电线路的防雷效果。
3.3采用不平衡绝缘
        如今建立高压和超高压电网已经成为一种发展趋势,同杆架设的双回线越来越多。对于这类输电线路一般的防雷措施往往不能满足要求,所以现在广泛采用不平衡绝缘的方式使双回架空线路发生故障的几率减小。在双回路架空线路中,其中一条的绝缘子个数会有所减小,当雷击输电线路时,这条回路将会发生故障,线路跳闸。闪络后的导线相当于地线,由于线间的耦合作用,增大了耦合系数,从而增加了另外一条线路的耐雷水平,保证了一条线路的正常运行
3.4制定完善的输电线路检修保养制度
        第一,有关部门要结合输电线路检修现状,对既有的线路检修保养制度进行优化,采用先进的线路检修方法。第二,结合输电线路检修工作现状,进行详细记录,并有效总结,输电线路检修人员完成检修工作之后,根据输电线路运行情况,准确记录下各项数据信息,并构建数据库,为后续的输电线路检修工作奠定坚实基础。第三,加大输电线路运维管理监督力度。对于监管人员来讲,要在规定时间内,对输电线路的检修工作进行全面巡查。在制定输电线路运维管理方案的过程当中,运维人员还要权衡各个部门的利益,在保证输电线路稳定、安全的基础之上,保证各个部门的合法权益。若输电线路运行故障由人为因素引起的,运维人员需要提前进行故障排查,重点检测该故障是否能够产生更大的危害,若由于人为因素引起线路故障,要及时进行补救,并做好相应的维修工作,避免危害扩大。与常规线路不同,输电线路的运行参数比较特殊,在维护的过程当中,运维人员不能够单纯的按以往工作经验来开展后续工作,应当进行全方位的分析,经过科学地探讨之后,制定出更为完善的维护方案。输电线路电压比较高,所以在运行的过程当中,会产生较大能量,故运维人员要采取良好的防护措施,保障自身的人身安全。
3.5降低接线杆电阻
        除了采用一些绝缘材料和避雷器之外,还可以通过降低接线杆电阻的对策来达到防雷的效果。在雷击发生的时候,产生的电流是一定的,而如果接线杆电阻较小的话,经过接线杆的电压也就会变小,而配电线路遭受电击事故的可能性就会大大降低。[3]因此,降低接线杆的电阻,也不失为一种有效的防雷对策,对于预防雷击有着很大的作用。在降低接线杆电阻的具体措施上,可以选用一些电阻降低的材料建设接线杆,也可以对接线杆入地的深度进行加大,都能够达到对接线杆电阻降低的目的。
结束语
        由于输电线路分布区域广,绝大多数处于室外,经常处于大风、暴雨、雷电以及各种不确定因素的环境下,从而给电力系统的运行造成威胁。雷电作为常见的自然现象,是导致输电线路出现故障的重要因素。由于雷击引起输电线路的过电压可达到几百万伏,这一过电压也称为外部过电压或者大气过电压,如果这一大气过电压在系统内传播,就会给系统中的电气设备的绝缘带来极大威胁。加强防雷接地设计和设备维护,可以减少或防止此类问题的发生。
参考文献
[1]范建军.输配电线路的防雷设计技术分析[J].电工文摘,2017(06):75-76.
[2]万辉龙.输电线路设计中线路防雷技术的运用解析[J].通讯世界,2017(22):237-238.
[3]季芳,季峰.输电线路差异化防雷技术与策略[J].低碳世界,2017(32):40-41.
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