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摘要:现阶段,为了保证输电线路的稳定运行,减少输电线路雷击事故的发生,降低雷击事故带来的经济损失,文章对输电线路实际运行中的防雷技术进行了研究。首先,结合实际分析了雷击对输电线路造成的感应雷过电压危害、直击雷过压危害、雷电绕击危害、雷电反击危害。其次,分析了输电线路出现雷电干扰的原因。再次,从合理规划输电线路路径、安装避雷设施、降低铁塔接地电阻、定期维护杆塔四个方面详细阐述常用的防雷技术。最后,就如何设计防雷方案、优化现有防雷体系进行了分析。
关键词:输电线路;防雷设计;运维技术
引言
输电线路作为我国电力系统的核心组成,能够将电能输送到各个地区,并将不同地区的变电站与用户纽带有效连接。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。
1雷击危害
输电线路在遭受到雷击后,会形成以下危害。第一,感应雷过电压危害,即受到电磁感应的影响出现过负载现象。之所以会形成电磁感应是因为雷击中电塔、线路、地面时,其中产生的电荷与雷云所带电荷的极性相反。这时输电线路中的电压、电流就会异常,短时间内原输电线路就会成为高压线。此外,架空线路还会产生更加严重的感应雷过压问题,导致击穿事故。第二,直击雷过压危害。即雷电直接击中输电线路引发的过压问题。当输电线路被击中后,电流会随着接地导线流入大地,引发电压降,以致于雷击部位的电位升高。在这一过程中还有可能出现热效应、电效应等不良情况,造成更为严重的安全事故,甚至是造成人员伤亡。第三,雷电绕击。即雷电绕过避雷设施击中导线。常见于空旷地带的输电区域。当雷击击中导线之后,瓷瓶串就会有电流经过,并出现闪烁现象。可以说,雷电绕击对输电线路的危害非常大,电力企业应当提早预防。第四,雷电反击。当出现雷电反击现象时,输电线路有可能出现跳闸事故。因为电力设备遭受到雷击后,其中产生的击穿电流会击穿大地,导致接地电压瞬间提高。这时输电线路还会产生电压,引发雷电反击现象,导致瞬时放电电压急剧升高,瞬时放电电流急剧增大。结合以往的工作经验来看,每当出现雷电反击现象时,最终都会导致跳闸事故。
2输电线路的防雷设计与运维技术
2.1调整接地装置
在进行输电线路防雷设计工作时,设计人员可以通过调整接地装置,降低跳闸现象的发生概率。在调整输电线路接地装置的过程当中,要求防雷设计人员降低电阻,可以填充适量的低阻物,也可以安装导电模块。在设计接地装置的过程之中,设计人员要注意下列问题:第一,如果该地区的土方电阻率≤100Ω•m,可以采用铁塔与钢筋混凝土进行自然接地,无须安装人工接地装置。第二,如果该地区的土壤电阻率在100~300Ω•m之间,不仅需要采用铁塔与钢筋混凝土杆保持自然接地,而且需要设置人工接地装置。第三,如果该地区的土壤电阻率超过2000Ω•m,可以使用6根总长度小于500m放射形接地体,可适当延长接地体。第四,针对高土壤电阻率的区域,若采取放射形接地装置,在杆塔基础周围土壤电阻率比较低的区域,可以局部安装外接地装置。
2.2应用不平衡绝缘防雷方式
最近几年,我国电力企业在政府部门的大力倡导下,正在积极努力地进行高压输电线路、特高压输电线路的建设活动,其最终目的就在于提升电力企业的整体供电效率以及供电质量。在这种情况下,双回路电线架设电线的方式应用频率正在逐年提升。
该种电线架设方式不仅可以极大地降低线路的占地面积,同时,还可以降低电线架设成本,但是在该种架设方式下,相关技术人员需要应对雷击导致大范围停电的问题。在这种情况下,差异化防雷技术的应用就显得尤为必要,而不平衡绝缘防雷方式属于差异化防雷技术的一种。该种技术主要指的就是在2个线路回路之间设置数量不等的绝缘子,当线路出现雷击问题之后,存在绝缘子数量相对较少的线路就会最先出现闪络现象,当闪络现象出现之后,可以有效提升另外一个回路电线的耦合性,进而提升输电线路的抗雷击能力。值得注意的是,相关的管理人员在实际应用该种方法的过程中必须要不断地强化对于各个线路的安全维护频率,制定出具有较强针对性的定期维护方案,并依照方案严密的审查各个输电线路段的磨损程度情况以及绝缘层绝缘子数量流失信息,一旦发现问题要及时进行处理,避免问题扩大化,同时还要严格的依照线路原件的使用年限规定对其进行更换处理,以此来降低雷击问题出现对输电线路造成的不利影响程度。
2.3安装避雷设施
只有安装避雷设施,才能提高输电线路的防雷能力。但是施工人员需结合实际情况灵活选择安装不同类型的避雷设施,尽可能地发挥出避雷设施的作用。首先,针对直击雷可安装如下避雷设施。第一,可安装带间隙的避雷器,提高输电线路的耐雷水平,减少绝缘子闪络。例如,可在输电线路终极杆塔上安装间隙避雷器,确保杆塔在遭受雷击时绝缘子不发生闪络。第二,在雷击频发的杆塔上架设避雷针。关于避雷针,尽量采用圆钢或焊接钢管制作的避雷针,并严格依据技术标准控制避雷针的针长、直径。第三,安装接地保护间隙。尽量在导线绝缘子之上每隔6~7基安装一个接地保护间隙。第四,在易遭受雷击的杆塔之上加装绝缘子串片数,从而降低雷击跳闸率。第五,安装避雷线。主要是指采用接地的避雷线,并尽量选择保护角较小的避雷线。但要注意电压等级与避雷线造价成本是正相关关系,在中高压等级的输电线路中不能全线架设避雷线,以免成本过高。其次,针对感应雷可安装如下避雷设施。第一,安装氧化锌避雷器,抑制感应雷过电压的危害,保护输电线路的安全。这是目前应为最为广泛的避雷设备。第二,可安装耦合地线,降低输电线路感应雷过电压,减少绝缘闪络。最后,针对绝缘线雷击可安装如下避雷设施。第一,架设架空避雷线。这是一种非常传统的避雷方法,其应用效果非常良好,且可以免除后续的维护工作。但是与传统避雷线相比,架空避雷线的成本比较高,且防绕击效果差,更容易使输电线路遭受到反击。所以,通常情况下多是在特殊输电线路上安装这种避雷设施。第二,安装氧化锌避雷器。虽然安装氧化锌避雷器可提高输电线路耐雷水平,但是需注意这种避雷设施具有保护范围小、成本高、必须暴露绝缘线等缺点。第三,可通过安装架空绝缘线过电压保护器,截断工频续流,限制雷电过电压。但它具有每基杆投资成本高的缺点。第四,安装长闪络避雷器。其主要应用原理是中性点非直接接地的配电系统中的线路工作电压、闪络路径长度比值变小时,工频续流的发生率就会降低。而应用长闪络避雷器的目的就是增大闪络路径长度值,使其比值变小。第五,安装防雷支柱绝缘子,从根本上解决输电线路绝缘导线遇雷断掉的问题。防雷支柱绝缘子主要是由绝缘护罩、复合绝缘子及引弧棒等组成。当雷击发生时,引弧棒、下钢脚之间会出现短路通道,将工频电弧引到此处,从而有效保护导线不会被烧伤。此外,防雷支柱绝缘子还具有可拆卸的刺齿结构,非常方便安装,且所用材料的绝缘水平比较高,可有效提高绝缘子的使用性能。
结语
综上,通过对输电线路防雷设计要点和运维方式进行多角度分析,例如调整接地装置、合理设置绝缘避雷线、安装线路避雷器、科学选择输电线路检修模式、制定完善的输电线路检修保养制度等,可以保证输电线路防雷设计方案得到更好实施,真正达到提升输电线路运维水平的目标。
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