(广西桂能工程咨询集团有限公司 广西 536000)
摘要:对于架空输电线路来说,雷击跳闸故障会对其产生比较严重的危害,因此,必须采取合理措施实现对雷击故障的有效预防。为此,相关输电线路企业应该在综合考虑架空输电线路结构特点以及周围所具有环境特点的基础上,合理选择恰当的防雷措施,从而达到预期的防雷效果。
关键词:110kV;输电线路;雷击事故;应对策略
引言
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。
1高压输电线路雷击特点分析
由于输电线路电压等级的不断提升,受外界雷害的影响越来越大,其中,110kV输电线路雷击跳闸,通常以反击为主,反击雷跳闸概率能够达到60.0%左右,超高压输电线路雷击跳闸一般以绕击为主。因为高压输电线路的绝缘水平比较低,如果雷击中塔顶或者避雷线,输电线路的绝缘子特别容易出现闪络现象。此外,高压输电线路在运行的过程当中,如果出现雷击跳闸现象,会降低电网系统的可靠性。与普通的输电线路相比较来讲,高压输电线路具有以下特点:(1)杆塔的高度与尺寸均比较大。因为杆塔高度较高,特别容易出现迎面先导现象,再加上尺寸大,暴露的面积过大,引雷半径不断增加。(2)绝缘水平比较越高。高压输电线路绝缘子越不容易引起出现闪络现象。(3)线路运行期间电压较高。输电线路导线四周空气特别容易产生离子波,对下行先导的发展产生较大影响。
2输电线路受到雷击的危害分析
通常情况下,雷击类型的差异会对输电线路造成不同的故障问题,例如,雷电直击会引起输电线路的多相故障,而雷电的反击问题会导致下面几种输电路线故障:第一是1次跳闸致使连续杆塔产生闪络异常;第二呈现为三角形态的输电线路上方出现导线异常;第三是横向排序的中线出现异常等,而雷电的绕击一般会引起输电线路的单相故障。对于输电线路来说,雷电故障对其产生的危害性是比较大的,对于110kV输电线路来说,如果其遭到了雷电的击打,那么将会出现下述故障:其一是线路的跳闸故障;其二是设备的损坏故障;其三是绝缘子的闪络故障等,甚至严重的时候还会对人们的生命以及财产安全造成严重的威胁。如果输电线路的位置在农村山林区域,交通不便利使得其在发生雷击事故的时候会在很大程度上降低巡视线路和查找故障工作的效率。除此之外,雷电出现的时候往往伴随着比较大的风和雨等恶劣天气,因此,非常容易引起树木歪倒进而压倒输电线的故障,如果不能及时采取合理措施加以解决,那么将会造成比较严重的经济损失。
3具体的防雷措施
3.1架设避雷针、避雷线
在输电线路上方安装避雷针、避雷线是应对雷击最为直接有效的方式,可以避免三相导线直接遭遇雷击。由于避雷针和避雷线一般都是直接接地,当雷电击中设备时雷电流将进行分流,从而降低雷击过电压。由于避雷线与输电线路之间具有耦合作用,可以使耦合系数增加,降低过电压。避雷线一般采用机械强度很高的钢绞线,在系统中会发生一相甚至多相断线的情况,这时避雷线还可以起到一定的支持作用。
3.2采用合适的防雷接地装置
接地电阻是防雷措施中一个重要的参数,在防雷设计中具有重要意义。各种防雷设备要配备合适的接地装置才能达到降低过电压的目的,所以接地装置在防防雷中尤为关键。防雷接地是一种常见的接地装置,使接地电阻减小则可以增加输电线路的耐雷水平。如果接地电阻阻值过大,线路遭受雷电袭击时,杆塔顶端的电位将会随接地电阻值的增大而升高。过高的电位将使绝缘子发生击穿现象,导致线路出现故障;反之降低线路接地电阻则将降低杆塔顶端电位,对输电线路绝缘有一定的好处。
输电线路大多处于室外有着错综复杂的地理环境,受环境的影响使得接地电阻大不相同。所以不同的环境与不同的接地体相对应,通过导线将接地体与避雷线相连接,埋藏在大地中的接地体大多采用扁形或圆形钢;由于有些环境中岩石的土壤电阻率较高,为了减小接地电阻有时需要加大接地体的尺寸。在高电压等级输电线路当中可采用增大接地网面积,接地网的电容与其面积成正比,电容值越大对应的电阻值将会越小;增加垂直接地体同样是利用电容增加的原理降低基地电阻。
3.3沿线敷设耦合地线
架设耦合地线是一种有效防止绝缘子发生反击导致线路故障的方法,其原理与避雷线有部分相似,一般用于电压等级不高的输电线路中,在实际施工带电作业时是需要注意有可能会产生感应电压,对操作人员的人身安全造成一定的威胁。
3.4减少避雷线保护角
避雷线保护角是避雷线和导线间与垂直线的夹角,架空地线如果具有较小的保护角,那么当出现雷电时,发生绕击的概率将减少,从而提高输电线路的耐雷水平,但是出于经济性和安全性的角度考虑,不同的电压等级对保护角的大小要求各不相同。保护角的选取要在线路安装之前就做好预算,当线路投入运行时则不可改变保护角的大小。同一电压等级架空线路处于不同地区时,其避雷线保护角也应有所区别,一般山区雷电更为频繁,所以山区的架空线路上避雷线保护角应较平原地区避雷线保护角小一些。
3.5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。
3.6采用避雷器
常用的避雷器有阀式避雷器和氧化锌避雷器,避雷器除了可以限制雷电波从外入侵到电力系统外,还限制因操作而引起的内部过电压,具有一举两得的效果。氧化锌具有非线性伏安特性。在低电压时呈现高电阻性,在正常工作条件下几乎没有电流经过,在雷电过电压时呈现底电阻,可以泄放大量的雷电流,当雷电消失之后又恢复到原来的工作状态,从而达到保护输电线路的目的。同时金属氧化物避雷器还有一个好处是没有空气间隙,不受电弧的影响,不存在灭弧和电弧重燃危及线路绝缘的物体。由于上述特性使之广泛使用于输电线路的防雷措施中。
3.7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。
结束语
随着时代的不断发展,对供电质量提出了更高的要求。针对山区架空配电线路防雷工作当中的不足,应该引起足够的重视,认真分析问题发生的原因,并及时采取及时防雷措施,降低雷击事故发生的概率。
参考文献:
[1]陈涧宁.高压架空输电线路引雷对附近10kV架空配电线路的影响[J].电工技术,2018(18):22-23.
[2]吴超斌.10kV架空配电线路不停电作业的方法研究[J].科技经济导刊,2019(15):37-38.
[3]赵传亮.10kV架空配电线路防雷措施配置方案的渗透[J].电子制作,2017(20):55-56.