输电线路防雷技术研究 李亚杰

发表时间:2020/6/30   来源:《电力设备》2020年第5期   作者:李亚杰
[导读] 摘要:在电网安全运行与分配中,输电线路是重要的组成部分,承担着电力能源传输的重任,所以输电线路的质量和稳定直接影响到电力系统的供电效率和安全。
        (国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司)
        摘要:在电网安全运行与分配中,输电线路是重要的组成部分,承担着电力能源传输的重任,所以输电线路的质量和稳定直接影响到电力系统的供电效率和安全。近年来,我国电力事业在经济快速发展的大环境下有了长足的发展,输电线路的覆盖面积也逐年增加,不过输电线路的路径往往经过不同的地区,很容易受到环境因素的影响,尤其是雷击现象,这对于电力系统的安全和稳定运行有着很大的影响。本文分析了输电线路发生雷击的主要影响因素,进而探讨了输电线路设计中的防雷技术运用,希望可以给我国电力系统输电线路对于防雷技术的运用有所借鉴。
        关键词:输电线路设计;防雷技术;危害及因素;运用
        雷电对于输电线路的影响主要有两个方面:首先如果杆塔受到雷击,自身就会存在电流,电线和杆塔中的输电设备就会受到影响,甚至会引发电线燃烧,设备爆炸的严重问题。过强的电流也会影响设备的修复功能,而解决措施是要更换线路设备,不仅维修难度大,而且还会造成很高的维修成本。其次,输电线路受到雷电的影响,会发生过电压的情况,线路和设备难以承受过高电压,绝缘性能受到损害,继电保护器就会发生跳闸,一方面会造成大范围停电,造成巨大的经济损失,另一方面对于人身安全也会产生很大的危害。所以,对于输电线路的防雷工作一定要提高重视,确保电力系统输电的安全和稳定。
        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输电线路引发雷电的影响因素
        2.1线路杆塔的高度
        输电线路尤其是高压输电,杆塔往往都设置在宽阔地区,而且具有很高的高度,周围没有高层建筑,因此在出现雷雨天气时,杆塔就很容易受到天气影响从而出现雷击现象。而且随着电力事业的进一步发展,输电线路应用范围更广,需求量巨大,杆塔的设置数量也在不断增加,很多地区的杆塔高度也在提高,因此更容易受到雷电影响。
        2.2自然环境的影响
        为了保证电力供应,输电线路会经过很多山区,而且山区地带往往降水丰富,雷雨天气较多,输电线路受到雷电影响的几率也就随之增加。目前输电线路在山区发生雷击的现象比较频繁,所以再设计中一定要重视自然环境对于输电线路的影响,尤其是山区雷雨天气较多的地区。
        2.3土壤电阻率的原因
        输电线路的杆塔数量很多,而杆塔都是与土壤直接连接,因此杆塔很容易受到接地电阻的影响。在很多地址条件比较复杂的地区,例如高山和岩石密布的地区,雷击现象受到土壤的电阻率影响很大。如果杆塔发生雷击,加之土壤电阻率过小,很容易产生反射问题,从而进一步提高了输电线路受到雷击的几率。
        3输电线路设计中线路防雷技术的运用措施
        3.1输电线路方位要合理选择
        输电线路的稳定和安全是其设计的主要原则,在实际设计过程中,对于输电线路方位的选择是设计重点。上文中分析了输电线路引发雷电的影响因素,了解了自然环境对于输电线路雷击的重要影响,因此在输电线路设计时要重点考虑自然环境因素。

方位选择要尽量远离山区,减少输电线路受到雷雨天气的影响几率。除此之外,对于导电环境也要进行重点考虑,尽量避免此环境中架设输电线路。例如某些地区地下水位高,阻电能力弱,因此要设计中要避开这种地区,选择阻电能力强的地区进行输电线路的搭建。
        3.2科学合理的安装避雷设备
        输电线路的设计受到很多因素的影响,在实际建设中很难完全避免不受到雷电的影响,这就需要对输电线路进行避雷设备的安装。在安装避雷设备时,首先要按照避雷线,当前输电线路中的避雷线可以有效的防止线路受到雷电影响,在受到雷击后能够起到很好的分流作用,而且屏蔽能力出色,因此在输电线路防雷中得到了广泛的应用。输电线路通过安装避雷线,也加强了绝缘子的抗雷能力,而且由于避雷线和导线的耦合关系,杆塔的防雷能力也大幅度提高,因此防雷线对于输电线路的防雷起到了重要的作用。防雷线在设计安装时,要根据输电系统的电压情况而定,35kV及以下的输电线路不用安装避雷线,而110kV-220kV之间就需在安装避雷线,而且如果电压在220kV以上,则需要安装双避雷线,以确保输电线路的避雷性能。其次是安装负角保护针,负角保护针位置在杆塔最顶端,在受到雷击时,负角保护针承担了巨大部分的电压,减少了雷电对于杆塔的贯穿,也降低了绕击现象发生。最后是安装可控避雷针,杆塔受到雷击时,可控避雷针就会起到反射作用,针头部位就会出现强磁场效应,从而达到脉冲放电效果。对于可控避雷针的安装设计,要结合支架、接地设备等进行综合考虑。
        3.3自动重合闸的正确安装
        在输电线路尤其是高空输电线路中,应用自动重合闸对于输电的安全有着重要的作用,也能够最大程度的降低雷电对于输电线路的危害。目前输电线路中的自动重合闸主要分为四种:①停用装置。②综合装置。③三相装置。④单相装置。当输电线路受到雷击而出现故障时,自动重合闸的继电保护就会发生作用,而使断路设备跳闸,保证其他设备的正常运行,使输电线路能够及时的供电,从而保证电力系统持续运行,不仅保护了输电线路的安全,而且也保证了电力系统的正常运行。自动重合闸对于输电线路防雷来说具有明显的优势,在实际应用中也具有良好的效果,能够大幅度的减少输电线路由于雷击而出现的断电几率。不过瞬时闭合与瞬时连接之间的时间还是有待提高,需要研究人员不断的对自动重合闸进行研究,提高技术水平,不断提高自动重合闸的整体性能,从而发挥其独有的优势,使输电线路的安全得到可靠的保障。
        3.4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。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。
        结语:
        为保证电能质量,提高供电可靠性,电力企业必须掌握更加先进和完善的技术,综合应用上述防雷技术,做好电力系统绝缘配合。尤其是在社会经济高速发展的今天,电力企业责任大使命光荣,必须针对直接与各行各业直接相关的配电网提高技术含量,提升电能质量,以保障电力能源的高效、安全、可靠地供应。
        参考文献:
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        [4]王巨丰,毕洁廷.输电线路雷电防护措施研究综述[J].高技术通讯,2019,29(10):1025-1032.
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