论输电线路防雷保护及新方式

发表时间:2020/12/2   来源:《中国电业》2020年20期   作者: 郑博 王永豪 候恒
[导读] 雷电是自然界常见的集声、光、电为一体的现象,往往伴有闪电和雷鸣而出现,对人类的活动有重大影
        郑博 王永豪 候恒
        国网山西省电力公司输电检修分公司  山西省太原市,030000
        摘要:雷电是自然界常见的集声、光、电为一体的现象,往往伴有闪电和雷鸣而出现,对人类的活动有重大影响,能够产生有机物质孕育农作物,还可以补充大气中电离层的电荷,防止太阳和宇宙中的射线进入地球表面,但是雷电也是导致高压输配电线路故障的重要因素。当输配电线路被雷电击中时,会产生泄入大地的雷电流,引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应,从而影响输配电线路的正常运行。雷电作为一种特殊电脉冲波,产生时会伴随着强大的脉冲磁场,其中直击雷和感应雷这两种雷电形式对输配电线路的危害尤为严重。直击雷能够在很短的时间内放出大量的电荷,会对设施和设备造成直接破坏,破坏能力十分巨大,中国每年造成直接财产损失超10亿美元。而感应雷分为电磁感应雷和静电感应雷,雷电放电时,雷电流在附近空间中剧烈变化而产生强磁场可以引起电磁感应雷,若不能及时引入地下,极可能发生安全事故;架空线路的导线被积云所感应上大量电荷生成静电感应雷,使电压倍增,影响输配电线路。
        关键词:输电线路;防雷保护;新方式
        1 雷击对高压输配线路的影响
        高压输配电线路一般采用杆塔架空搭建,大多架设在如深山、丘陵等恶劣的环境之中,当线路正常运行时,遇到有雷雨天气的情况,可能会受到雷电波的干扰。正常情况下,架空线上都会设置避雷线,雷击导线的概率很低,但如果线路杆塔被直击雷击中,可能会导致线路跳闸故障,甚至会导致输电中断。其中雷击输电线路后,主要影响输电线路的物理状况和输电线路运行的安全性。当线路被雷电击中后,由于电磁效应,机械效应和热效应的作用,被击中的线缆附近材料的性能会发生改变,将对线路的运行带来隐患;严重的,会导致高压输电线路断线故障和线路短路,甚至会击穿线路的绝缘保护,造成电气火灾事故。
        高压输配电线路的安全稳定运行状态会被雷电产生的电磁场影响,线路被雷击后常以雷电波方式侵入,直击雷会通过高压输配电线路或者金属对雷电进行传导,侵入室内,损坏设备甚至危害人身安全;而感应雷,产生静电感应和电磁感应,进一步输电线缆上产生过感应电压和电流,影响到线路的绝缘线,进而影响整个系统的安全稳定性。
        2高压输配电线路防雷的重要性
        高压输配电线路是我国电力系统中非常重要的环节,随着人们的用电量增加,如今电网的规模不断扩大,保障输配电线路正常运行越来越重要。而输配电线路又具有一定规模性、复杂多变性和危险性,因此许多因素都会造成输电系统的故障,而雷击造成的故障就是其一,雷击的巨大破坏力给国家带来严重损失。大量数据表明,中国由于输配电线路遭受雷击的财产损失高达百亿元,并且在后期检修时,有可能对检修人员造成生命危险,所以做好高压输配电线路防雷工作是十分重要的,虽然人类不可以左右雷电现象,但是可以减少雷击现象对我们线路的破坏率。
        当线路受到雷击后,有可能出现绝缘子闪络,使线路出现短路情况或者电源开关跳闸,导致线路烧伤、烧断甚至是绝缘子炸裂的情况。因此在研究输电线路安全性和可靠性时,将雷电因素考虑进去,是一项十分紧迫的任务。特别是当部分施工人员在防雷保护的设计上选择了错误的参数,导致部分线路防雷水平不过关,造成了比较严重的经济损失,同时也降低了供电的可靠性。
        3 防雷措施探讨
        社会的用电量在这几年随着社会经济的不断发展也越来越大,由于高压输配电线路一般搭建在野外;而野外的天气状况复杂多变,时有恶劣天气,雷雨天气更是不少。因此导致输配电线路可能被雷击中而造成相关设备损坏,进而影响整个输配电线路的正常运行,甚至会危及电力用户的财产安全,因此一些必要的防雷措施就显得尤为重要。

而现有的输配电线路一旦投入使用之后想要变更会导致巨额花费,因此及时的考虑好防雷问题至关重要,下面将对五种防雷措施进行一个初步的探讨。
        3.1 避雷器防雷
        随着电力用户对用电量需求的增加,电力系统的输配电工程变得非常浩大;与此同时输配电线路搭建过程非常复杂,保证输电线路安全稳定运行,就必然做到将外界干扰降到最低。为了使野外搭建的输配电线路避免雷击,采用避雷器防雷,虽然采用避雷器可以非常有效的使高压输配电线路的抗雷击干扰性能提高,但由于大多数高压输配电线路架设环境复杂,避雷器并不是所有环境下都适用,要按照具体环境来决定避雷器的分布,并且避雷器应该科学且有计划的安装,这样才能最大化的利用避雷器进行输电线路防雷。在合理安装的过程中,一定要考虑两个方面,就是要重视避雷器的安装和重视安装后的检查工作。在安装避雷器之前,一定要对当地的环境和气候充分把握,从而使得避雷器的分布合理,在特别关键的位置安装避雷器以达到全面避雷保护,使得效益最大化,还要结合以往线路被雷击的经验,在遭受雷击严重的区域进行防护;在安装完避雷器以后,应该及时的对安装好的部分进行严格的检查工作,确保其达到了安装标准。
        3.2 降低接地电阻防雷
        降低接地电阻是对输配电线路杆塔非常有效的一种防雷方式,能够以非常有效的方式降低杆塔顶部的电位。当雷直击杆塔时,不会因为杆塔塔顶电位太高造成输配电线路的绝缘子被击穿而引起过电压跳闸故障。因此线路的接地电阻的大小间接反映了输配电线路的防雷能力。一般降低接地电阻的方法有三种:采用降阻剂、采用爆破接地技术和增大接地面积,其中降阻剂虽然呈偏碱性能够很好的保护接地体,但是还是会一定程度上腐蚀接地电阻,因此只能适用于短时间使用。想要长期降低接地电阻,现在常使用后两种方法。采用爆破接地技术进行防雷,主要是改良土壤,向爆破后的土壤里加入降电阻率材料,从而降低接地土壤的电阻率达到降低接地电阻的效果,提高防雷能力。而增加接地面积是最常用的降低接地电阻的措施,接地面积越大而接地电阻就越小,但是接地面积越大,所采用的接地材料也越多,因此耗财也更多,但是这种措施能够满足长期使用,后期维护也更容易。
        3.3 减少避雷线保护角防雷
        减少避雷线保护角是一种“堵塞型”防雷技术,保护角就是避雷线和外侧导线间的垂直夹角,在一定程度上减少保护角能够提高绝缘等级和耐雷水平,对雷电进行封堵作用,可以有效避免线路断线的发生。保护角应该在线路架设完成之前就要做好预算,因为在线路运行时不能改变保护角,一般在高压输配电线路杆塔高于40 m时尽量将保护角设计在5°以下,深山遭受雷电的几率更大,因此深山的线路保护角应该比平原的保护角更小。具体操作时,可以将三相导线按照三角形接法排列,以提高避雷线顶端高度从而有效减小避雷线保护角,避雷线保护角的减小能够显著降低雷击事件,使得输配电线路更加安全。
        4 结语
        关于高压输配电线路的防雷措施探讨,可以了解到防雷措施的重要性,好的防雷措施能够有效的保障输配电线路的安全稳定运行,同时也保障了电力用户用电的稳定性和安全性,在一定程度上能够有效减少雷电带来的电力损耗。随着电网的规模不断扩大,国家对安全防雷措施越来越重视,因此如何安全防雷成为了国内重要的研究课题。
        参考文献
        [1]官俣.多雷区输电线路及变电站防雷保护[J].科技风,2020(16):186.
        [2]李笑怡.防雷技术在输电线路设计的应用[J].集成电路应用,2020,37(1):70-71.
        [3]梁伟.10 kV配电线路运行防雷措施的研究[J].通信电源技术,2020,37(3):248-249.
        [4]侯涛.防雷技术在输电线路设计中的应用研究[J].科技创新导报,2019,16(26):31-32.
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