现包括2种形式:(1)直击雷;(2)感应雷。前者带来的损害非常直接,例如会造成火灾。要想降低雷击现象带来的影响,需要通过设置避雷网、避雷带、避雷针等进行有效防护。后者的危害不是直接性的,然而却存在较高的发生率,很多雷电形式都会引发感应雷。当感应雷出现时,在有限的空间内会感应出强度很大的磁场,磁强度超出合理范围会导致对电气设备产生损害,严重的还会发展成永久性损伤,导致电气设备不能平稳运行,阻碍电力系统的安全运行。超高压输电线路雷击防控主要是针对感应雷的影响进行防护,降低产生的直接或间接性危害,最大程度保证超高压输电线路的正常运行。
关键词:超高压输电线路;雷击跳闸;案例分析
1 引言
近几年来,随着中国改革开放经济的飞速发展,居民的生活水平、社会化程度有了显著的提高,各个家庭的用电量也随之增大,因此总用电规模也有了质的提升,这就对我国的电力事业提出了新的要求,同时在一定程度上也促进了电力行业的发展。输电线路作为电力系统中必不可少的一部分,它的正常工作直接会影响到整个电力系统的电能输送情况,尤其是在输电线路受到雷击后,会出现非常严重的故障,例如线路短路不能正常供电,甚至还会发生火灾等。因此相关电气技术人员一定要加强输电线路的防雷性能,确保输电线路的稳定工作。
2 超高压输电线路的雷击跳闸事故原因
纵观我国输电线路雷击防御现状,超高压输电线路的绝缘水平往往是比较低的,可以满足常规的安全输电需求,而对于雷电流这种比较大的电流过电压则几乎没有什么抵御的能力。一般情况下,5~7kA范围大小的雷电流就有可能引起输电线路的跳闸故障,而对于雷电流来说,其幅值大概率下是分布在40kA以下范围,因而该现状成为直接引起输电线路配网雷击跳闸率高的主要原因。对于高压线路而言,其容易遭受雷击事故的主要因素有以下4种:(1)线路绝缘子的50%放电电压;(2)架空接地线;(3)雷电流强度;(4)杆塔的接地电阻。一般高压线路的防雷操作都具有比较明显的针对性,因此,在设计高压线路的时候,应该避免高压线路出现跳闸问题。在实际工作的过程中,应该综合高压线路的运行经验、输电线路所处区域的实际情况以及施工现场的实际测试结果等多方面因素进行考虑,做到具体情况具体分析,有效保障架空输电线路的运行安全性和稳定性。输电线路出现雷击跳闸故障的主要原因包括以下3方面:(1)成本以及施工量的影响,没有进行相应的防雷击输电线措施;(2)国标和行标的限制,超高压输电线路所具有的绝缘水平比较低;(3)输电线路全线接地电阻的大小。
3 输电线路遭受雷击的影响
一般情况下,输电线路受到雷击的程度和类别的不同其产生的故障也不尽相同,比如对于雷电直击输电线路来说,还会出现多项故障的情况。如果出现雷电反击,则故障原因会更加复杂。其中包括以下几点故障:一是会产生跳闸现象导致连续杆塔设备常出现异常的闪络现象;二是在正三角形排列输电线路的上部分会出现异常情况;三是还会导致输电线路中横向的中线出现短路现象而雷电的绕击现象,会导致输电线路的单项短路故障。然而对于整个供电系统中的输电线路而言,雷击现象对整个系统会产生非常大的影响,尤其是常用的220kV的输电线路,如果该输电线路受到雷击的影响,那么就会出现更多的故障,其中包括以下几种:一是输电线路的跳闸现象;二是连接在一起的电气设备会受到雷击而损坏;三是出现绝缘子的闪络异常,甚至在有些时候还会威胁到人们的生命财产安全。如果实际的输电线路是在山区或者人口较少的交通不便利地区,如果输电线路出现雷击的现象就会非常难以查找故障所在地,严重影响人们的生产生活用电。另外,输电线路遭受雷击一般都是在比较恶劣的天气条件下,而且在雨季遭受雷击还非常容易造成大树的倾倒,这种情况下如果不尽快采取合理的解决措施,就会出现连线现象,甚至还会电击到路过的行人,危及人们的生命安全。
4 超高压输电线路雷击跳闸典型故障预防
4.1 调整避雷线保护角
超高压输电线路雷击跳闸经典故障多为雷电绕击,适当调低避雷线保护角大小,可强化避雷线对导线的屏蔽效果,进而减少雷电绕击事故发生的概率。一般情况下,500kV及以上输电线路采用双避雷线,避雷线保护角以15°为宜。但受到超高压输电线路分布特征的影响,想要全面调整避雷线保护角很难实现,尤其对于架设在山区的输电线路,调整保护角的难度和成本均较高。因此建议仅对电路中雷击跳闸故障发生频繁,或易出现雷击现象区域内的避雷线保护角进行调整,配合耦合地线,提高防雷屏蔽效果。
4.2 降低塔杆接地阻值
降低超高压输电线路塔杆接地阻值也可有效防止雷击跳闸故障的发生,降低塔杆接地阻值可减小塔杆顶部的电位,提高线路自身抗雷击能力,将雷电对线路正常运行的影响控制在最小范围。同时,调整塔杆接地电阻的防雷方式较调整避雷线保护角更易实现,例如,扩大接地网面积、降低电阻率等。接地网面积与接地电阻阻值呈反向变动,面积增加后,电阻阻值随之减小。在实际工作中,接地电阻的调整多采用添加导线或扩大接地网面积的方式进行,但该方法难以防治雷电绕击,因此需与其他防雷方式结合使用。
4.3 安装线路避雷设备
线路型避雷器能够将超高压输电线路接收的雷击电流充分导入到大地,避免变压异常变动,对线路及电力设备实施有效保护。超高压输电线路防雷击能力主要受电流大小、放电电压、接地电阻等因素的影响。其中,电流大小由线路敷设位置及当时的大气条件所决定,放电电压为常数,安装线路避雷器,大部分电流被分流,传输至临近塔杆,并在避雷线和导线上形成耦合分量。避雷器所承受的电流要远大于避雷线,因此这种耦合作用会促使导线电位升高,并缩小导线与塔杆间电压差,防止出现绝缘子闪络。由此看来,在超高压输电线路中安装线路避雷器还可发挥有效的钳电位作用,提高防雷效果。
4.4 智能电网防雷措施
智能电网建设是超高压输电系统的重要发展方向,不同于传统电网,智能电网中涉及大量精密设备,采用常规防雷方式虽然能有效避免雷击跳闸故障的发生,对线路进行保护,但雷电带来的电磁干扰会严重影响精密设备的运行状态,引发设备失灵问题。电磁干扰以传导或辐射的方式进行传播,其中,传导方式以电阻、电感、电容等作为传输介质;辐射方式中电磁干扰以电磁波的方式进行传递。电磁干扰可通过共模干扰或差模干扰的方式作用于精密设备,在电路端口形成对地电位差或在相同回路的不同电线间形成电位差,具体抗干扰方式还需结合干扰类型进行选择。例如,安装浪涌保护。雷击产生的大强度电流作用于精密设备,易引发内部元件被击穿的现象,为避免此类故障发生,可在适当位置安装浪涌保护。浪涌保护器自带电流强度检测功能,若其幅值超出一定范围,保护器自动切换电流回路,将强电流排入到大地中,钳制输出电压至安全等级。电涌保护器无法阻碍雷击故障的发生,但可将雷击对智能电网的不利影响降到最低。
5 结语
综上所述,雷击跳闸现象对输电线路危害巨大,会导致整个供配电系统出现多种故障,所以相关电气技术人员必须要制定最佳的处理方案,有效预防输电线路遭受雷击,同时还要选择合适的避雷装置,从而更好地保障输电线路的安全。
参考文献:
[1]姚显玉.三相雷击跳闸在220kV输电线路的原因和防范措施[J].民营科技,2017(03):59-60.
[2]邓明辉.35kV输电线路雷击跳闸分析及预防措施[J].通讯世界,2017(16):239-240.