输电线路防雷技术研究

发表时间:2020/8/18   来源:《中国电业》2020年3月8期   作者:王艳莉
[导读] 本文重点探讨输电线路防雷设计要点和运维措施。
        摘要:提升输电线路的总体运行水平,对电力网络的稳定运行影响较大,为了更好地满足“强电强网”需求,本文重点探讨输电线路防雷设计要点和运维措施。
        关键词:输电线路;防雷技术;应对措施
        引言
        输电线路是电力能源传输的重要通道,也是电力系统的重要组成部分。输电线路以架空线路为主,该线践跨距长,线路经过地区的气象环境各有不同,输电线路的雷击在电力系统雷害事故中占很大的比重。为提高电力系统的供电可靠性和电能质量,减少输电线路雷击跳闸率,合理选择防雷措施显得尤为关键。
        1输电线路受到雷击的形式
        输电线路雷击形式主要分为以下几种:第一,雷电感应。雷电感应分成静电感应与电磁感应,雷电流可以在其周围空间形成较大磁场,该磁场四周导体会产生特别高的电压,容易出现二次放电现象,破坏周围电气设备。第二,球形雷。此种雷击形式比较罕见,根据研究资料得知,球形雷能够通过门窗进入到房屋内部,对居民的生命安全产生较大威胁。第三,直击雷。一旦发生直击雷现象,在短时间内会产生特别大的雷电电流,电流侵入到地表,与雷击区域相接触的金属设备,会产生较大的对地电压,进而引发大规模的触电事故。
        2具体的防雷措施
        2.1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。
        2.2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。
        2.3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。
        2.4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。


        2.5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。
        2.6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.
        3输电线路运维措施
        3.1科学选择输电线路检修模式
        在现阶段的输电线路检修作业环节,检修人员采取变线为点模式较多,因为此项工作的专业技能水平比较高,对检修人员提出严格要求,并科学运用在线检修技术与离线检修技术。在输电线路检修期间,检修人员要特别关注线路老化问题,输电线路的老化率不宜超过3‰,输电线路的绝缘性能要满足规定标准要求。对于输电线路运维人员来说,还要大力引进新型检测装置,一旦发现老化的设备与线路,要马上更换。对于相关企业来讲,要根据输电线路检修工作中存在的难题,适当加大资金投入力度,并引进新型的输电线路及相关设施。此外,输电线路运维人员还要加强巡视,需要特别注意下列问题:(1)定期进行线路巡视。结合输电线路的运行现状,按照线路运维计划,进行科学巡视,如果发现输电线路中的设备出现缺陷,要及时修护。通常来讲,输电线路的巡视需要每周一次,巡视单位要结合实际情况来定,可以进行有效调整。(2)加强故障巡视。通过加强故障巡视,能够帮助输电线路运维人员更好地了解故障产生原因,并确定出故障点,结合故障特点,有针对性地进行维护。在输电线路故障巡视过程当中,运维人员要对各个巡视区域进行严格巡视,避免出现在终端或者遗漏,一旦发现可能会引发故障的物件,均需要将其带回,并详细记录下现场具体情况,为后续的事故分析提供重要的参考依据。(3)开展特殊巡视。在气候变化比较大,自然灾害频发的地区,输电线路运维人员要开展特殊巡视,对整个输电线路进行严格巡视。如果输电线路出现异常现象,或者某个部件出现变形,要及时开展特殊巡视。
        3.2制定完善的输电线路检修保养制度
        第一,有关部门要结合输电线路检修现状,对既有的线路检修保养制度进行优化,采用先进的线路检修方法。第二,结合输电线路检修工作现状,进行详细记录并有效总结,输电线路检修人员完成检修工作之后,根据输电线路运行情况,准确记录下各项数据信息,并构建数据库,为后续的输电线路检修工作奠定坚实基础。
        结语
        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。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.
        参考文献
        [1]曾杰,杨友,秦雨胧,等.同塔多回输电线路雷击同跳分析及应对措施[J].通讯世界,2019,26(9):253-254.
        [2]符传福,姚冬,陈钦柱,等.电网架空输电线路差异化防雷研究[J].电子设计工程,2019,27(22):70-73.
        [3]杨斌.架空输电线路雷击跳闸原因与防雷技术[J].集成电路应用,2019,36(11):98-99.
       
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