220kV高压输电线路的防雷设计分析 白煜

发表时间:2020/6/30   来源:《电力设备》2020年第5期   作者:白煜
[导读] 摘要:近年来,各个领域的用电量大幅上涨,这对于220kV高压输电线路的安全运行提出了更高的要求。
        (国网呼伦贝尔供电公司运维检修部根河输变电工区)
        摘要:近年来,各个领域的用电量大幅上涨,这对于220kV高压输电线路的安全运行提出了更高的要求。雷电作为一种常见的自然现象,严重威胁着220kV高压输电线路的运行安全,为了确保220kV高压输电线路安全、可靠、稳定地运行,应优化防雷设计,结合220kV高压输电线路运行特点,加强防雷设计控制,防止220kV高压输电线路受到雷击而发生跳闸事故。
        关键词:220kV高压输电线路;防雷设计;电阻
        1 220kV高压输电线路雷击过程
        1.1产生雷击
        220kV高压输电线路多是金属材料,并且大部分高压输电线路多设计为架空结构,220kV高压输电线路受到雷击时往往会产生大量感应电流,而这些感应电流很容易进入供电线路,严重威胁电力设施的运行安全,甚至还会造成电力通信系统遭受损坏,无法正常、安全的输电。当前,很多220kV高压输电线路都设置了阀型避雷设施,而有些避雷设备残压较高,并且反应较慢,使得220kV高压输电线路出现暂态过电压。
        1.2感应电流
        雷雨天气环境中,220kV高压输电线路受到雷电侵害会产生大量感应电流,雷云对大地进行放电,会导致220kV高压输电线路中形成自由移动电荷,然后雷电冲击波逐渐向高压输电线路两侧移动,并且移动的自由电荷也会产生感应电流,从而和线路电阻产生雷电感应电压,从而严重影响电力设施运行安全。
        1.3形成雷击侵害
        当雷电侵害220kV高压输电线路时,主要会经历以下几个阶段:其一,雷电侵害220kV高压输电线路时产生过电压;其二,220kV高压输电线路发生闪络;其三,220kV高压输电线路慢慢恢复为工频电压状态;其四,220kV高压输电线路跳闸,停止输电。
        2 220kV高压输电线路防雷设计存在的问题
        2.1设计水平较低
        220kV高压输电线路施工设计是一项非常重要、专业的过程,有些设计人员的专业技术能力不足,这使得各地区的220kV高压输电线路设计存在较大差异,一些设计人员没有考虑到当地的环境、气候、地域等因素,在设计220kV高压输电线路时,生搬硬套,设计方法比较落后,特别是没有对比和参考当地的接地电阻或者土壤电阻率取值,使得220kV高压输电线路在后期运行中频繁遭受雷击。
        2.2接地电阻较高
        220kV高压输电线路运行过程中,很多接地装置的日常维护检修不到位,运行时间过长,造成接地装置某些零部件发生腐蚀,使得接地电阻不断升高,对于220kV高压输电线路的稳定性和安全性有着直接影响,并且回路检测过程中,若高压输电线路架杆中发生腐蚀或者放置的电极不达标,很容易导致线路发生雷击侵害。
        2.3高压输电设备焊接点质量差
        220kV高压输电线路运行过程中,很多高压输电设备的焊接点质量较差,再加上日常的维护检修不到位,很容易造成220kV高压输电线路发生跳闸故障,例如,高压输电设备安装施工时,有些接地体接头深度较浅或者焊接长度过短,这导致220kV高压输电线路发生意外跳闸事故,严重影响电网输电安全性。
        2.4雷电随机性较大
        雷电作为一种常见的自然现象,具有较大的随机性,往往无规律可循,并且很多地区的雷电活动非常频繁,我国天气预报技术不断发展,但是仍然具有一定的局限性,特别是对于雷电活动无法准确进行预测,预防措施也不到位,这使得无法正确分析220kV高压输电线路遭受雷击的闪络类型。


        3安全技术措施不规范
        3.1合理设置避雷线
        为了提高220kV高压输电线路的防雷效果,应合理设置避雷线,充分发挥避雷线的应用保护作用,并且避雷线可有效分流巨大的雷击电流,使杆塔中流入的电流大幅度减少,从而避免电力设施受到强大电流侵害而遭受破坏。同时,通过合理设置避雷线,可对输电线电压实现有效屏蔽,从而减少雷击感应电压,并且利用输电线路的耦合作用,在一定程度上课降低220kV高压输电线路绝缘电压。另外,架设避雷线时通常都遵循一定的原则,线路电压和避雷效果成正比,随着电压的升高,可获得明显的避雷效果,所以为了保障220kV高压输电线路的安全性和稳定性,优化避雷线架设。
        3.2降低接地电阻
        通过降低接地电阻,可有效提高220kV高压输电线路的防雷水平。对于土壤电阻率较高的区域,使用降阻剂或者延长接地体长度,防止高压输电线路遭受雷击侵害;对于土壤电阻率较低的区域,可适当降低输电线路杆塔高度,从而降低220kV高压输电线路的接地电阻,提高其防雷能力。
        3.3使用消弧线圈
        对于频繁发生雷电活动和接地电阻较高的地区,优化消弧线圈接地设置形式,防止220kV高压输电线路发生电项雷击接地故障。通过合理使用消弧线圈接地,当高压输电线路三相和二相遭受雷击侵害时,单相导线往往不会出现跳闸故障,输电线路闪络以后可看作接地,这在一定程度上增加了220kV高压输电线路的耦合作用,从而降低线路电压,有效提高220kV高压输电线路的防雷水平。
        3.4安装自动重合闸
        220kV高压输电线路发生跳闸故障以后,由于雷击发生的工频电弧和冲击闪络往往引发快速游离,很容易导致220kV高压输电线路发生严重损坏。所以为了提高防雷水平,应结合220kV高压输电线路的具体运行状态,合理安装自动重合闸,考虑到中性点接地电网中大多数雷击事故都出现单相闪络,所以可采用科学、合理的单相重合闸,一方面减少断路器运行故障的维修工作量,另一方面有效降低对于电网安全供电的影响。
        3.5安装管型避雷器
        220kV高压输电线路遭受雷击以后往往会产生绝缘缺陷和高电压,通过安装管型避雷器,可有效保护高压输电线路。管型避雷器可达到零建弧率,并且可有效防止220kV高压输电线路绝缘发生冲击闪络,在变电站进线保护、换位杆塔、避雷线杆塔、高压线路和通信线路的较差跨裆等位置合理安装管型避雷器。
        3.6耦合地线架设
        通过降低220kV高压输电线路杆塔高度,可在很大程度上减少接地电阻,从而可有效提高高压输电线路的防雷水平。然而在降低杆塔高度受到限制的情况下,可通过架设耦合地线的方法,提高高压输电线路防雷效果。耦合地线架设主要是增加避雷线和导线之间的耦合作用,降低绝缘子串电压,并且通过架设耦合地线,可分流大部分雷电流,从而有效保护220kV高压输电线路。
        3.7提高绝缘水平
        为了确保220kV高压输电线路的安全性,高杆塔搭设过程中,应适当增加绝缘子串片,选择悬式大爬距绝缘子,增加杆塔顶部空间,当220kV高压输电线路遭受雷击时,高杆塔的等值电感和感应电流较大,这也增大了雷击概率,应结合相关技术标准,对于高度大于40m的杆塔,高度每增加10m,可增加一个绝缘子;对于高度大于100m的杆塔,应结合运行经验,增加合适数量的绝缘子。
        结语:
        220kV高压输电线路在我国分布广泛,是连接各个变电站和重要用户的主要形式,其安全运行直接影响到用户可靠供电以及电网的稳定运行。线路防雷性能主要体现在雷击跳闸率和线路防雷水平,其中有内部关系,防雷水平高,防雷性能越好,雷击跳闸率下降。在采取高压输电线路防雷措施时,要考虑多种因素,采用合理有效的对策。
        参考文献:
        [1]詹其彪,刘渊.220kV高压输电线路防雷接地技术分析[J].电子制作,2014(8):41-42.
        [2]颜喜平.220kV同塔双回输电线路防雷性能研究[D].长沙理工大学,2009.
        [3]李强.220kV输电线路设计要点分析[J].硅谷,2014(21):163+170.
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