摘要:随着我国综合国力的不断提升,人们的用电需求也随之大幅度增加,因此做好高压配电线路的防雷与接地设计是至关重要的。电力输送的稳定与安全关键是保证高压配电线路的正常运行,但是在实际情况中,高压配电线路往往会因为环境因素的影响,容易受到雷电等自然灾害的影响,进而造成线路的跳闸,影响电路输送,甚至对电网的安全运行造成影响。所以说,要保障我国经济社会的长久可持续发展,一定要做好高压配电线路的防雷与接地设计。
关键词:高压配电线路;防雷设计
1 进行高压配电线路防雷与接地设计的必要性
(1) 高压配电线路的组成基本包含了杆塔、架空地线、绝缘子串、导线以及接地装置等部分。在高压配电线路中,绝缘体将输电线路固定在杆塔上,是确保电力传输质量的关键设备。高压配电线路的运行环境较为特殊,是在完全露天的情况下运行,很大限度上会受到来自自然环境方面的影响,尤其是在风雨雷电等天气情况下,若是缺乏必要且有效的防雷电措施,很容易造成高压配电线路发生跳闸故障,从而影响整个电力线路的正常运行,影响电力输送。根据以往的故障经验统计,在高压配电线路的正常运行中,因为雷击而造成的线路跳闸现象占总跳闸故障的比例高达2/3。
(2) 在高压配电线路广泛应用的当今社会,保障高压配电线路的安全运行是当今工作的重点内容,必须做好输电线路的防雷击设计,避免因雷击导致的输电线路跳闸现象。同时在高压配电线路的防雷击设计中,对接地进行特别设置是必不可缺的,要重视对接地装置的设计,使高压配电线路能够具备良好的防雷击功能。
2 影响高压配电线路安全稳定的主要因素分析
2.1 来自线路设计方面的影响
高压配电线路的科学设计是确保输电线路安全稳定运行的关键条件,设计最佳的输电线路路径不仅能够降低输电安全事故的发生,而且还可以大幅提高电力的传输效率。随着国家电网建设的不断发展完善,输电线路的设计显得愈加重要,加上大部分输电线路经过的土壤结构和地理地形较为复杂,更是给输电线路的设计造成很大的影响。加强通信保护设计是提高高压配电线路有效稳定运行的重点内容,好的输电线路设计能够确保地线、导线、防雷及绝缘设计等各方面准确无误,科学选择杆塔及基础形式,保证各个输电设备之间的安全距离。此外,若是电力工作人员在杆塔接地设置时,未能结合施工现场的实际情况进行设计,而是按照自己以往的经验直接估算,将会容易导致杆塔接地形式与施工现场产生与实际不相吻合的情况,甚至产生设计偏差问题,容易降低高压配电线路对雷击的防御能力,进而发生跳闸现象。
2.2 来自线路环境方面的影响
由于高压配电线路需要架空设计,因而大部分线路会暴露在露天环境中,很容易遭受恶劣自然环境的影响。我国国土面积十分辽阔,不同地区的自然环境之间也存在很大的差异,这些各地自然条件的差异,又给输电线路的设计造成了一定影响,因此,高压配电线路的设计需要结合当地的实际情况进行针对性的设计。另外,接地电阻会受到土壤、地形以及地质条件等自然环境的影响。例如,岩石裸露处的杆塔设计,其所处的土壤电阻率基本都超过了1 000Ω·m,这对于输电线路杆塔接地电阻的设计影响较大。
2.3 来自线路施工方面的影响
在高压配电线路的实际线路施工过程中,部分线路由于交通问题、岩石问题或是土壤电阻率过高等问题而造成的线路施工困难。同时,接地设计本身又是一种比较隐蔽的施工工程,监督较为困难,部分施工人员会存在不按照图纸施工、回填土不符合要求、接地体埋深不足、接地装置内部连接时未曾按要求进行焊接,或是降阻剂的用量不够等问题,因此造成高压配电线路整体存在施工质量问题,给后期输电线路的稳定与安全运行埋下了安全隐患。
3 如何做好高压配电线路的防雷与接地设计
3.1 改进高压配电线路的防雷设计
首先要架设避雷线,这是输电线路防雷击设计中最基础的一项措施,也是最有效的一项措施。它既能够有效防止雷电直击导线,还能够确保导线的屏蔽和耦合作用,同时也能够减小经过杆塔的电流。通常情况下,输电线路的电压越高,架设避雷线的效果也就越好,其造价在总造价中的比重也就越低。电压在110 kV以上的输电线路都应架设避雷线,同时根据不同的电压大小架设不同角度的避雷线,减小避雷线路的保护角度,有效减小雷电的集中率,同时要相应地增加杆塔的高度,并特别注意杆塔上两个相邻避雷线之间的设计距离。
其次要安装输电线路自动重合闸装置,这也是一种有效的高压配电线路防雷措施。线路自动重合闸能够有效地减少雷击故障的发生,减少跳闸时间,提高输电线路运行的可靠性。安装输电线路自动重合闸装置,能够在输电线路受到雷电影响跳闸时自动重合成功,并能够迅速恢复线路的绝缘属性。
再次还要采用差绝缘或是不平衡绝缘的方式加强线路的绝缘设计。为了提高输电线路的防雷水平,可以适当加强线路的绝缘配合,改善线路绝缘子的性能。通过近几年输电线路建设的实践经验,在高的杆塔上增加绝缘子数量,能够提高绝缘子串的冲击闪络电压值,有效提高线路的抗雷能力,降低因雷击发生的跳闸故障。
除此之外,安装线路型避雷器、增设塔顶的防雷拉线或是增加耦合地线等措施,也有助于增强高压配电线路的防雷设计。安装线路型避雷器不管是对雷击导线、杆塔顶,或是避雷线的防雷都是很有效的。而对于经常受到雷击的部分,可以在导线下加装一条耦合地线,帮助避雷线的耦合与分流,从而间接地降低接地电阻。同时,在雷击发生的重点区域,也可以通过架设塔顶的防雷拉线起到一定的屏蔽和分流作用。
3.2 改进高压配电线路的接地设计
首先,需要做好杆塔的接地设计。在高压配电线路的初步设计阶段,要做好线路沿线的实地考察,避开雷击频发路段,确定合理路线。在此基础上对线路杆位的土壤电阻率进行测量,合理设置杆塔接地装置,确定出最符合当地环境实情的接地形式。
其次,降低接地电阻。对于在土壤电阻比较低的地方架设输电线路,需要充分利用拉线及杆塔基础等进行自然接地,尽可能降低接地电阻。而对于土壤电阻率比较大的地方,可以采取外引接地方式、放射型接地方式、复合接地方式、连续伸长接地方式、物理接地方式以及换土方式等有效手段,降低杆塔的接地电阻。另外,加长接地极也是一种有效降低接地电阻的方式。
最后,还可以使用降阻剂。随着电阻技术的不断进步,具有超高导电性的降阻剂得到逐步更新升级,在高压配电线路的接地设计中科学合理地使用降阻剂,能够通过有效降低接地电阻来实现输电线路防雷对于接地电阻的要求。降阻剂能够快速渗入到地面土壤中,大幅增加分散电流的范围,适合在土壤电阻率比较大的地方使用。
4 结语
综上所述,高压配电线路的安全与稳定受到线路环境、线路设计以及线路施工等诸多因素的影响,对于高压配电线路的性能提升也会产生不利影响,因此,需要结合施工实际做好相关因素的考量,并有针对性地进行高压配电线路的防雷及接地设计。由于所有的防雷措施都离不开接地,因此,做好接地设计是至关重要的,要做好高压配电线路防雷设计的保护工作,确保接地装置的完整性,保护好绝缘线路相关设备,减少雷电对线路的影响,从而最大限度地保证高压配电线路的正常安全运行。
参考文献
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