输电线路的防雷设计与运维技术分析

发表时间:2020/11/3   来源:《中国电业》2020年第18期   作者:锁飞
[导读] 输电线路防雷工作的重要性随着输送电压的高压化而日益突显,文章在对输电线路防雷过程中存在的弱点分析的基础上,归总了不同
        锁 飞
        国网陕西省电力公司安康供电公司,陕西 安康 725000
        摘要:输电线路防雷工作的重要性随着输送电压的高压化而日益突显,文章在对输电线路防雷过程中存在的弱点分析的基础上,归总了不同电压等级输电线路的差异化防雷措施,提出了日常运维中对防雷设施的巡检事项。各电压等级输电线路的差异化防雷,对降低输电线路雷击事故发生率,确保输电线路供输电正常运行具有重要理论指导意义。
        关键词:输电线路;防雷设计;运维技术
1 引言
        随着我国社会经济化发展,人们的生活水平以及物质文化生活越来越高,这就意味着人们对于电能的需求越来越高,并且对于电力系统的安全性也越加重视。近些年来,架空输电线路遭受雷击的现象十分严重,对于架空输电线路造成一定程度的破坏,因此,对架空输电线路防雷措施的研究愈发重要。
2 雷击对输电线路的危害
        雷击对于世界范围内的高压输电线路的影响和危害都是十分严重的,轻则导致输电线路的绝缘子发生闪络而引起输电线单相接地或者跳闸,造成对用户供电的短暂中断;重则由于雷击电流在输电线路中形成雷电进行波在线路中传播,导致避雷器爆炸或者破坏主变压器的绝缘保护设施,进而对用户供电造成长时间的中断。此外,在特定情况下的雷击会在输电线路中产生一定强度的电流,但其产生的电压值小于绝缘子串的绝缘值,只降低绝缘子的绝缘值而不会直接造成绝缘子闪络,但是会削弱输电线路后续的抗雷击能力。雷电对高压输电线路的危害主要由雷电冲击波电流产生的过电压导致,雷击在输电线路或杆塔和避雷线上引起的过电压主要可分为直击雷过电压和感应雷过电压,前者主要由雷电直接击中高压输电线路产生,后者则主要由雷电击打在避雷线及杆塔上对高压输电线路产生感应电流而形成。其中,雷电直接或者绕开避雷线而击中输电线即为直击或绕击,此时雷电流会在输电线中直接产生高压电流而导致绝缘子串发生闪络;雷电击中避雷线或者杆塔等设施称为反击,由于所产生的高压电流不能及时疏导而在输电线路形成高压差,进而造成绝缘子闪络的发生。
3 输电线路出现雷电干扰的原因
        输电线路雷害事故约能占到电力系统全部雷害事故的70%左右。结合实际来看,造成输电线路出现雷电干扰的原因包括5点。(1)输电线路缺少避雷器保护。即便是避雷器能够工作,但过高的雷电过电压也会造成输电线路绝缘子击穿放电。尤其是大多数输电线路所用避雷器种类比较杂,其动作电压、额定电压等参数存在较大的差异,更容易在雷电过电压的影响下出现避雷器爆炸事故。(2)避雷器接地不合理。由于受到场所的限制,有些避雷器接地电阻并不符合标准,出现了超标现象;有些避雷器接地引下线损坏,并未得到及时更换;有些埋入土中的接地引下线与接地体连接处出现了电化学腐蚀现象,导致避雷器失去应有的作用。(3)隔离开关、柱上断路器等处的避雷保护器安装不合理,导致隔离开关绝缘击穿。(4)为了节约输电线路建设成本,在建设初期采用了3~4回路,或者是6~8回同杆架设,以致于雷击发生时绝缘子对地闪络,甚至是产生较大工频续流,同杆架设的其他回路遭受到持续接地电弧影响出现短路。(5)没有定期进行输电线路的检修、维护,导致其中的绝缘弱电不能及时消除,使得输电线路耐雷性能下降。
4 输电线路防雷设计及运维措施
        4.1 加强架空输电线路绝缘水平
        防雷和绝缘密不可分,加强绝缘不仅仅能达到避雷效果,并且还能够有效提高人们生活安全以及用电安全。

在架空输电线路中可以通过增加绝缘子的数量来获得加强绝缘水平的效果,并且在架空输电线路中的接地电阻越低,那么绝缘水平效果就越加明显。即使是在不能够实现降低接地电阻的架空输电线路中,通过增加绝缘子的片数其耐雷也能够有效提升6kA左右。一般来说,在架空输电线路中所采用的绝缘子是有机合成的绝缘子,通过大量的研究表明,有机合成的绝缘子比陶瓷以及玻璃绝缘子的性能相对差些,但是在有机合成的绝缘子中含有不击穿结构,当输电线路受到雷击后,能够有效预防雷击放电进而产生不可逆现象发生,绝缘效果非常明显。因此,在受到雷击率高以及雷击很强的地区都会运用有机合成的绝缘子,有效加强架空输电线路的绝缘水平。另外,可以运用新型的绝缘方式来提升架空输电线路的绝缘水平。近几年来,随着我国科技水平不断提升,在架空输电线路中运用了大量的新型绝缘方式,不平衡绝缘方式就是其中一种。不平衡绝缘方式就是以输电线路调度数据为基础,有效加强输电线路的绝缘水平,进而使得绝缘子得以改善,这种情况下就能够提高架空输电线路的耐雷水平。
        4.2 定期维护杆塔
        经过长时间运行,杆塔难免会受到外界环境的影响出现腐蚀、倾斜、裂痕等问题,出现使用性能下降问题。所以,为了进一步提高输电线路的防雷性能,电力企业还应安排运维人员,定期进行杆塔的检查、维护,确保杆塔始终处于良好运行状态。例如定期对杆塔接地装置进行巡视、维护,重点检查杆塔的接地引下线、接地螺栓、接地体、接地电阻值等,确保接地引下线完好、接地螺栓紧固、接地体无腐蚀、接地电阻值是否符合规范。若发现杆塔出现接地不良问题时,运维人员应及时采取更换、紧固、除锈等措施,提升杆塔接地性能,确保在雷击发生时杆塔能起到应有的作用,保护输电线路。此外,在线路杆塔接地装置投入运行3-5年时,要进行接地装置的开挖抽检,确认接地装置是否出现了劣化。若出现劣化则应及时更换、维护。对于运行年限超过20年,且连续区域段杆塔接地电阻偏大的杆塔接地装置则要1-2年进行一次开挖抽检。只有这样才能提升线路杆塔使用性能,保证输电线路的耐雷水平。
        4.3 线路避雷器设计
        在我国的避雷器市场中,氧化锌金属避雷器因其避雷效果良好、相对成本较低的特点被广泛运用,其主要分为两种,分别为有串联间隙与无间隙。线路避雷器与线路绝缘子之间为串联状态,在工频电压的作用下,电阻会达到一定高度,当电线受到雷击时,强烈的电流会进入避雷器当中,当雷击电压高于导线电压时,避雷器会立刻起到导电泄电的作用,以此降低电击产生的电压,保护线路安全。当电压数值降到了一定数值之后,避雷器会出现“高阻状态”,并同时停止导电泄电作业,通过正确安装线路避雷器,可以起到良好的避雷作用。此外,避雷器的价格以及维护的成本较高,设计人员应当根据线路的分布以及当前地区的特点进行避雷器的布置,在雷电多发区域以及容易被雷击的部位安装避雷设备。应通过技术经济比较,采用合理的防雷方式,使设计更加全面。
5 结束语
        输电线路是电力系统输电的重要组成部分,也是人们生活中常见的输电线路,因此,输电线路的安全性十分重要。在针对架空输电线路的防雷措施进行研究的同时也一定要注重考虑线路能够遭受到雷击的种类,结合实际情况运用合理有效的防雷措施,才能够真正使得架空输电线路起到防雷作用。
参考文献:
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