提升配电网线路防雷能力的技术应用 茹 程

发表时间:2021/2/19   来源:《电力设备》2020年第31期   作者:茹 程
[导读] 摘要:在配电线路的众多危害中,雷击危害造成的影响最为严重,且无法预防,因此,加强配电线路的抗雷能力就成为了当下电力企业的重要工作。
        (内蒙古电力(集团)有限责任公司呼和浩特供电局  内蒙古呼和浩特  010200)
        摘要:在配电线路的众多危害中,雷击危害造成的影响最为严重,且无法预防,因此,加强配电线路的抗雷能力就成为了当下电力企业的重要工作。通过对避雷器以及接地体的优化,以便于配电线路抗雷能力的优化,并以此保障我国电力的输送质量。
        关键词:配电网线路;防雷能力;提升措施
        1配电网防雷的重要性
        配电网的防雷技术至关重要,其应用对配电网的安全稳定运行具有非常重要的意义,所谓的防雷技术是指应用金属杆接地系统将雷雨天气下产生的雷电导入大地中所采取的措施,从而起到保护线路的作用。在对防雷系统进行完善的过程中,必须结合配电网所处的地理环境进行综合分析,结合周围地形条件进行定制防雷策略,从而提升防雷技术应用的效果,减少配电网的雷击破坏。
        2雷击线路跳闸原因
        目前,我国的配电线路的抗灾害能力正在逐年增强,配电线路的抗雷能力也得到了长足的发展。但是,配电线路的抗雷能力仍然有较大的进步空间,雷击不同于其他灾害,在雷击发生时,往往会对配电线路造成极大影响,导致配电线路跳闸等问题,目前,经过电力企业的实践研究发现,配电线路遭受雷击后,导致跳闸的主要因素可以分为四个,首先是配电线路绝缘子的绝缘能力,其次是配电线路是否配置架空地线,接着是电机产生的电压和电流强度,最后就是杆塔本身的接地电阻,加强这四个方面的工作,可以有效的减少因雷击事故造成的跳闸。雷击后配电线路跳闸的主要原因主要分为两种,雷电绕击线路以及雷电反击线路。
        2.1雷电绕击线路
        雷电绕机线路事故的发生,主要和避雷线边导线的保护胶以及杆塔的高度相关。在部分地势较高的山区中,往往会因为杆塔之间的距离较大,杆塔与杆塔之间的高低落差大等原因,更容易发生雷电绕击事故。不仅如此,在一些平原地区,雨季时间较长,或者雷电天气发生概率较高的地区,雷击事故的发生概率也较高。因此,想要加强配电线路的抗雷能力,就必须要考虑到杆塔所在地区的地质、生态以及气候问题,单单从配电线路的设备进行改造,并不能完全满足配电线路的抗电需求。
        2.2雷电反击线路
        在雷电天气下,雷电电流直接击中线路,电流通过整个配电线路,直至接地体,在这个过程中,会直接导致杆塔的电位急剧提升,无法维系导线电压的平衡,导致导线感应器接收到的电压超过配电线路的最高电压承受能力,发生绝缘闪络问题,该种闪络就属于反击闪络,也就是雷电反击线路。
        3配电网防雷保护的关键技术
        3.1线路防雷技术
        配电网防雷保护的关键技术之一便是线路防雷技术,而线路防雷技术的应用包括防雷改造及防雷设计两个方面,其中,防雷改造是指在应用防雷技术的过程中,根据待改造线路的多年雷击跳闸数据,并结合实际现场环境来对线路进行相应防雷改造,而对于已经完成改造的线路,需要做好改造后的雷击跳闸记录,以来判断是否需要进一步改造。对于新建设的配电线路,处于山区及开阔地带环境中时,受到雷击破坏的可能性较大,因此,必须提高防雷设计标准,以避免后期因雷击作用频繁跳闸引起的停电效应,保障雷雨天气下的正常输送电。
        3.2断电保护技术
        配电网系统中的线路多采用架空绝缘导线进行建设,在不断线的前提下,其具备良好的绝缘效果,而在对线路进行防雷技术研究时,必须考虑雷击过程中因过电压造成的线路绝缘击穿断线状况,在当线路遭受雷击后,线路中产生的雷击过电压会产生非常大的间歇性大电流,出现闪络时,会造成线路形成工频续流,进而将致使电弧热量急剧增加,从而使得导线熔断发生断线事故。因此,为了避免此类现象的发生,在配电网的防雷设计中采取断线保护技术至关重要。在实际应用中,应将防弧金具设置在导线上,其能够在雷击作用下在导线熔断前对绝缘子钢脚进行放电,从而达到防止导线熔断的目的。


        3.3防雷过电技术
        除了线路防雷技术与断电保护技术外,防雷过电技术也是在配电网防雷中应用的一种关键技术,其主要是通过避雷线、避雷器及工频电场三个方面进行防护。
        (1)避雷线。防雷过电技术可采取设置接地避雷线的方式进行,设置的避雷线能够有效地降低雷击过电压,进而起到保护线路的作用。而对于不同的地理环境,在选择安装避雷线进行防雷的设计不同,例如,在山区,对于单根底线杆塔地线保护角度设计为25°,而对于雷击发生频繁的地区,在设计过程中其保护角多为0°或负。有关研究证明,对于室外开阔地带,当采取避雷线进行屏蔽保护时,可将线路上的电压降低数倍。为了达到更好的防雷效果,在采用避雷线进行防雷的同时,还可以应用其他防雷技术装置来增强对线路的保护。
        (2)避雷器。在应用避雷线进行过电保护的过程中,雷击塔顶与避雷线之间有时会发生闪络现象,其重要是由于接地电阻较大造成的,因此,可采取增设避雷器的方法来防止雷击线路闪络现象的发生,特别是对于雷击灾害频发地区,在塔杆线路中增设避雷器能够在一定程度保护线路,降低雷击跳闸数。而在安装避雷器的过程中,也应结合地理环境进行设计。例如,在山区设置避雷器应主要考虑接地电阻大且不易改装的杆塔,其应用能够提高防雷措施应用的经济性。在配电网中增设避雷器能够可靠地提升线路的运行效率,减少雷击造成的跳闸率。
        (3)工频电场。降低线路上的工频电场也能起到防止雷击过电压的作用。当线路发生雷击闪络时,降低工频电场强度能够在很大程度上减弱因闪络转变为大电压的概率。
        4提升配电网线路防雷能力措施
        4.1加强高压送电线路的绝缘水平
        配电线路的设备问题是直接决定配电线路抗电能力的重要因素,配电线路的外表皮能够承受的电压将直接决定配电线路能够承受的电压,因此,就需要加强配电线路外表皮的绝缘性。雷电事故具备较高的不可预测性,因此,想要提前预测雷电事故并进行预防并不可行,因此就必须要确保配电线路在日常运行过程中的抗雷击能力。如果配电线路的外表皮缺乏良好的绝缘性,在雷击事故发生时,就会因为雷电具备的电磁以及电压对整个配电线路造成影响。因此,就需要在雷击事故频繁发生的地区为配电线路选择绝缘性能较好的外表皮材料。
        4.2降低杆塔的接地电阻
        配电线路的抗雷能力取决于节点电阻的大小,接地电阻越小,雷电通过导线的性能就越高,雷电对配电线路造成的影响就越小,防雷性能就越好[3]。因此,在对既有杆塔的接地线进行更迭时,就要根据杆塔所在地区的生态环境以及天气信息尽量低的设置电阻,以此加强接地线的导电能力,减少雷击对配电线路的影响。同时,该种方法也是最为直接的减少雷击事件的方法,且需要的施工成本也最低,线路的磨损也较小。
        4.3增设耦合地线
        在雷电活动较为激烈的地区,可以利用增设耦合地线的方法减少雷击事故的发生。由于耦合地线可以有效地增加避雷线与导线之间的耦合系数,让雷击事故发生后,电流能够在杆塔中两侧分流,以此保障配电线路受到雷电的影响最小。
        结束语
        雷击天气具备较高的不确定性,在雷击到来之前进行防护并不现实,因此,加强配电线路的抗雷能力就成了当下电力企业的主要任务。由于雷击电压较大,速度较快,所以会对线路造成较为严重的影响,当前配电线路的事故中,雷击导致的跳闸问题占所有事故的三分之一,也就是说,提升配电线路的防雷能力是当务之急。
        参考文献
        [1]王伟贤,李钟慎.10kV配电线路防雷改造探索[J].国外电子测量技术,2019,38(12):107-110.
        [2]王元禄.输电线路运行故障及其应对措施[J].中外企业家,2019(35):122.
        [3]马文英.110kV输电线路防雷保护分析[J].价值工程,2019,38(34):153-155.
        [4]杨炎标.中低压配电线路常见故障及运行维护管理[J].科技创新导报,2019,16(34):170-171.
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