剖析高压输电线路防雷缺陷与应对措施

发表时间:2020/9/3   来源:《中国电业》2020年9期   作者:王培继
[导读] 随着高压输电线路在电力系统运行中所起作用日益剧增
        摘 要:随着高压输电线路在电力系统运行中所起作用日益剧增,在运行操作方面要求具有很强的可靠性、安全性,是保障电力系统安全稳定可靠运行的重要基础。本文从高压输电线路跨越各种特殊恶劣微气象环境的实际观察,以最容易受到来自外部自然环境的雷电侵害,为保证高压输电线路能够健康安全稳定运行,针对某些输电线路防雷设计配置缺陷,所采取的有效防止雷击应对措施展开讨论分析。
        关键词:输电线路;防雷缺陷;应对措施;
        0.序言
在新时代现代化建设中,能源安全供给保障是国民经济稳定可持续发展的重要基础,现今中国能源建设发展已成为世界强国之一,交直流特超高压、超高压输电线路跨越全国东西南北中,高压输电线路覆盖全国各省区市大地。高压输电线路架设的分布较为广泛,不但需要与城市相关建筑物及公共设施中铺设,更需要跨越雪山、江河、湖泊、山林、田野、铁路、公路及配电、通信线路等,在那些偏僻位置因而其受到外部因素的影响较大,通常易受到异物短路、施工不当、烟火短路、自然因素及人为盗窃等外力破坏产生故障。在输电线路上的架空地线防雷措施,特别是输电线路跨越高海拔、高湿度、高雷电、高污染特殊区域的状态下运行,在防雷中存在的问题就比较多,需要采取技创新性术对策进行优化处理,才能保证输电线路的安全稳定运行。在输电线路优化设计和运行缺陷隐患处理层面,可结合特殊地理环境气象状态实际需要,打破输电线路技术规范标准设计常规排列布置方式,创新性地改进输电线路上导、地线排列布置方式,兼顾输电导线和架空地线在脱冰时产生振动,致使输电导线对架空地线放电,引起跳闸事故的频繁发生,严重威胁周边电网的安全运行;在输电线路防雷设计时,有必要采取创新技术措施,以减少因覆冰带来威胁输变电设施的安全。在立体微气象区域的雷击特性比较复杂,输变电受雷电灾害的形式有感应雷和直击雷两种,直击雷过电压的峰值很高,雷电对输变电设备绝缘危害最大,破坏性很强;在输电线路上可能引起绝缘子闪络、烧伤或击穿,重者击断导线事故。输电线路更易遭受直雷绕击雷灾害;绝缘子串的运行条件恶劣;在屏蔽杆塔顶部合理配置安装避雷器,改善降低接地电阻,是降低高海拔山区输电线路雷击跳闸率的有效措施,加强防雷过电压设备新技术措施研究,提高输变电可靠安全运行,减少运维工作量具有重要意义。
        1.存在的问题
高压输电线路防雷的重要特性,就是为实现电能负荷的远距离输送而设计建设,因此大多数高压输电线路都跨越数十公里至数百公里,特超高压到数千公里,务必跨越许多具有微气象环境的特殊区域,防雷措施与效果各有不同,就避免不了出现较多的防雷问题,现就高压输电线路防雷在实际运行中存在以下方面的问题作研究讨论。
1.1合成绝缘子的不合理使用问题:通常使用的合成绝缘子的两边压环相对较短,它能够连接空气间隙,这样就会大大降低这种普通合成绝缘子抵抗雷击的能力,并且远远不如瓷绝缘子在同等安装高度的抗雷水平。专业技术人员一般会选用普通绝缘子,运用在户外作业中,这是为了使绝缘子维修难度下降,从而使其维修工作量减轻。这种普通缘子更为常见的是应用在雷电高发区,并在其中占有很重要的分量,但是在国家的相关法律法规要求上,这样的合成绝缘子根本没有达到国家的统一要求标准,不能实现原定要求的工作效率,其安全性有待考量,并且会严重威胁到广大人民的身体健康。
1.2接地装置的腐蚀问题:高压输电线路通常会安装接地设备,以此来保证输电线路的安全可靠功能。通常来说,所安装的接地装置一般都会面临两个考验。一是地网的腐蚀侵害问题。二是由地网降阻带来的一系列问题,在一定的区域范围内进行输电,如果将混凝土和降阻剂当作接地装置,并且两者在494基,那么大概在六个月的使用之后,接地装置大部分都会被腐蚀损害,再继续使用三五年以后,接地装置会因为长时间的磨损斑驳,从而加速断裂速度,无法继续工作。实践证明,地网腐蚀程度通常都比较严重,占据总数的百分之五十左右,连接地下线0~40cm的区域是腐蚀最为严重的地方。
1.3避雷线存在的问题:以架空的地线来说,能够对其发挥重大影响的是保护角的角度开合如何,若要使架空地线增强防绕功能,那么保护角的角度则要适当,不宜开合太大。户外实践证明,保护角的角度在20°~25°是最为合适的,所以要是保护角角度在这个数据之上的架空地线,这样就违背了相关规定中,保护角的大小要在20°以下的防雷准则,极易使得其成为雷电高发频发区域。输电线路如果仅仅使用一根避雷线所遭受到的雷击的冲击,会远远高于两根避雷线遭受到的冲击,进一步引发跳闸的可能性加大。另外,受到外部环境影响,避雷线易被腐蚀,会严重影响到雷电流的放电能力。
        2.采取的应对策略
结合高压输电线路穿越的特殊微气象环境区域进行研究分析,坚持技术创新,设计处理 节资高效,能科学合理地处理好防雷中存在的技术难题。
2.1. 加大对雷电的监测力度;以高压输电线路为例,监察预测雷电的发生通常使用雷电定位系统。

如果高压输电线路在受到雷击以后而发生跳闸现象,那么雷电定位系统就能够及时准确的找到被雷击中的杆塔,这样就可以有效帮助到作业人员,对出现问题的地方进行维修保护。如此一来,就可以减少巡检人员不必要的检查时间,从而提高工作效率,不断满足老百姓的用电需求。除此之外,还可以通过收集分析雷达定位有关数据的方法,对雷电活动发生的现象和规律进行总结和概括,并将其运用在今后防雷预防工作中去。
2.2. 加强绝缘,积极采用不平衡绝缘方式; 提高高压输电线路的绝缘功能,需要对雷电高发区和杆塔在较大跨度和连接线间增加绝缘子,因为这些地方遭受雷击的可能性比较大,塔顶的位置比较高,能够感应到的电压明显,因此受到环绕雷击的可能性非常大,只有不断增加绝缘子的数量,逐步扩大导线和避雷线之间的差距,从而达到加强绝缘的要求。按照相关规定,有地线杆塔高度在40m以上,必须在每10m相隔处加上一片绝缘子。除此之外,由于大面积使用同杆塔架设双回线路,一般的防雷举措越来越难以充分发挥其实功效,所以要积极选用不平衡绝缘方式,预防双回线路因为受到雷击发生跳闸现象。
2.3. 加装线路避雷器; 一般为了达到躲避雷击的目的,会把避雷线安装在高压输电线路之中,但是总体上来看,其在两方面的效果不明显,一是在过电压感应方面,二是雷电绕机消除方面,而加装线路避雷器,可以在雷电电流高于规定值以后做出自觉反应,从而更好的与电线相融合,进而将其导入邻近的杆塔中,这样做不仅能够减轻对绝缘子的伤害,减少线路发生跳闸问题,还能够有效提高电线点位。至于在选择高压输电线路避雷器方面,要着重重视下面三个地方。一是,详细全面的认识避雷器所安装的杆塔能够应对雷击的状况,如果某个杆塔遭受雷击次数较多,就要在它三相上面都安设避雷器,并且也要合理安装好在它周围的杆塔。如果某个杆塔承受的雷电绕机频率高于其他杆塔,那么只需将与之相配套的避雷器安装在任何一个侧面位置,就能使其避雷效果充分体现。二是,在进行避雷器的选择时,最好选择含有间隙的避雷器,这样可以保证其使用时长不断稳步增加,与此同时,要强化对避雷器增水功能的检查保养。三是,避雷器在安装时,如果正处于高压输电线路之中,那么要先挨个检查和避雷器有直接关系的环节要素,如果有更好条件的话,可以通过试验验证可行性,来保证避雷器在实际运用中发挥作用。
2.4.采用半导体消雷技术;保护高压输电线路很有必要,而半导体消雷技术则是保护的重要手段,这种方法的消雷效果显著,能够快速找到防雷工作中不易发现的问题,并及时解决,同时还能削弱与中和电流,与其他消雷技术相比,半导体消雷技术更为方便易学,因此被广泛运用在线路保护工作中的可能性增大。作为一种防雷装置的消雷器,就是一种电离装置,这种装置在被保护物的上方,有很多尖端电极,它的由设置在被保护物上方、带有很多尖端电极的电离装置,它是由两部分构成,分别是在地表层内设置的地电流收集装置,以及连接这两种装置的连接线。在雷云强电场中处于大地电位的电离装置,会和周围空气的电位差发生空气电离,从而形成大量的空间电荷。通常地面感应产生正电荷,雷云下层是负电荷。正负电荷相互吸引中和,从而发生消雷作用。
2.5.选择良好的线路走向,在雷击高发区架设耦合地线;若想要高压输电线路的防雷效果有显著的飞跃,那么则要根据实际情况,在设计高压输电线路架设时,正确进行其走向选择。在对我国地理环境进行深度的研究探索中,我们已经初步掌握了容易受到雷电灾害的地区,被称为易吉区。那么在进行规划设计高压输电线路架设时,就要尽力绕过这些地区,当这种情况无法避免,则应当积极应对,加强这部分地区线路避雷设备的规划,这是避免受到雷击的对策。另外,在雷击高发区架设耦合地线,一方面可使输电线路的抗雷能力加强,另一方面,还能有效控制因为雷击造成的跳闸现象。而在架设耦合地线实际工作中,可以分为直挂式和侧挂式两种技术方式,要根据不同的架设线位置划分,所以要根据实际情况进行有针对性选择使用,使耦合地线的作用得以实现,高压输电线路防雷效果达到最佳水平。
        3. 结论
综上所述,现在我国处于经济社会快速发展时期,人们对电力能源的需求越来越大,输电线路作为电能输送重要载体,为保障怒江区域电网安全稳定运行和峡谷中水电清洁能源有效智输出发挥巨大作用,企业运管部门必须加以高度重视和优良的运行维护。由于受到雷击影响,使输电线路的稳定遭到破坏,从而严重影响到整个电网的安全稳定运行。因此,输电线路运维企业需要转变思维方式,根据不同的特殊自然条件,因地制宜的探索出极其有效的防雷对策,以提高对高压输电线路的防雷承载能力,减少高压输电线路雷电过电压事故的发生,保证电网的安全可靠稳定运行,为我国经济社会发展、人民用电需要做出贡献。
参考文献:[1]张辉.110kV颗珠山大跨越输电线路的绝缘配合与防雷措施简析[J].建材与装饰,2018(26):233-234; [2]石际.工业电气工程高压输电线路的施工及防雷装置的设置[J].现代工业经济和信息化,2018,8(5):67-69; [3]李建荣.浅谈高压输电线路防雷保护存在的问题及对策[J].中国电子商务,2019(6):273;[4]张生织.试论35~110kV输电线路防雷现状及解决对策[J].建材与装饰,2019(33):195-197。
作者简介:王培继、男、1992年08月、昆明理工大学、本科、电气工程及自动化专业,助理工程师,一直从事线路运维工作。
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