输电线路防雷技术研究

发表时间:2021/4/12   来源:《当代电力文化》2021年1期   作者:   刘正斌 ,巴特乔路,李德华
[导读] 根据作用方式的不同,雷电可以分为感应雷和直击雷。
        刘正斌 ,巴特乔路,李德华
        国网新疆博尔塔拉供电公司,新疆 博乐833400
        摘要:根据作用方式的不同,雷电可以分为感应雷和直击雷。对于感应雷的防范已经较为成熟,直击雷是目前防雷技术的主要研究对象。广东省清远市为丘陵地形,气候湿润,春夏季节常出现雷雨天气,极易发生雷击,为了能够有效地降低雷击造成的输电线跳闸率,减少雷击造成的停电现象,必须对输电线及杆塔进行防雷改造。防雷改造需要选择合适的防雷技术,并且要制定合理的防雷方案。
        关键词:输电工程;线路施工;防雷技术
        1雷电对电力输电线路的危害
        雷电具有不确定性和强烈性,具有极大的破坏能力,能够在瞬间产生巨大的磁场效应。因此,雷电如果击中电力输电线路,就会导致输电线路的绝缘体失效,造成电压危害引发跳闸,这就会造成电力事故,威胁人们的生命财产安全。输电线路在遭受到雷击后,会形成以下危害:
        1.1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。
        1.2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。
        1.3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。
        1.4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以下几点: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;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;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;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;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。
        3输电线路中的防雷技术
        3.1选取合理的输电线路路径
        由于雷电活动的产生存在一定的必要性和特殊性,因此,电力企业在架设输电线路时,无法完全避免雷电活动的存在,要尽量选择避开雷击区,这才能降低雷击对输电线路的损害。

一般而言,最常见的雷击区主要分为以下几个方面:第一,地下水位较高或地下水内含有容易导电的矿物质;第二,对于山坡与平原交界区而言,其地貌会产生较大起伏的变化,这就会产生雷击区域;第三,区内土壤的电阻率突然变化或者区内存在断层带;第四,山区的多风地带或者山口的峡谷地带;第五,植被生长旺盛的向阳区和山丘顶部;第六,存在树林、湖泊、河流、水塘、水库等盆地区域。
        3.2架空避雷线
        目前,电力行业内使用最为广泛的避雷设备是避雷线,利用避雷线能够实现输电线路的分流、耦合和屏蔽作用,降低输电线路遭受雷击的可能性,提高线路的防雷效果。对于避雷线而言,其存在分流的作用,能够降低流过输电线路的雷电流,就能将大地与塔顶之间的电位差控制在合理的范围内,而且,避雷线存在的耦合功能,能够将线路中的导线进行耦合,降低绝缘子电压。此外,避雷针存在良好的屏蔽作用,能够屏蔽导线,降低线路上的感应电压。
        3.3架设耦合地线
        如果输电线路中的接地电阻无法有效降低雷电流大小,那么电力企业的工作人员便会通过架设耦合地线的措施来降低雷电流大小。对于耦合地线而言,其主要是一条六合·耦合地线,安装的区域在输电导线的周围或者下方,作用是降低分流雷电流以及反击电压之间的分量和绝缘子串两端产生的感应电压。
        3.4降低铁塔接地电阻
        绝大部分电力企业采取的防雷保护措施是降低输电线路的接地电阻,同时,行业内主要采用的降低输电线塔接地电阻的方法主要分为以下几个方面:第一,如果输电线路的架设面积较小、规模小,但是接地网面积较为集中,那么工作人员便可以在接地电阻表面涂抹一层降阻剂,这就能降低接地电阻值大小,由于过程较为简单且效果良好,因而被广泛地推广使用;第二,采用爆破接地技术,首先在需要降低接地电阻的区域,采用爆破技术将地面爆裂,然后利用压力机将电阻率更低的材料压入裂缝中,以此来降低周围土壤的导电性能;第三,对于水平接地地阻而言,其长度与能够发挥的电感效应之间存在正比关系,因此,可以通过增加接地电阻水平方向长度的方法来降低电阻值。经行业内工作人员研究发现,对于水平接地电阻,如果其长度为55m,那么电阻率为500Ω/m,如果将水平接地电阻长度增大为80m,此时,电阻率便会上升到2000Ω/m。因此,通过增加水平接地电阻的长度能够降低电阻的冲击系数,将冲击系数控制在一个稳定且合理的范围内,以此就能降低铁塔的接地电阻。
        3.5安装避雷器和避雷针
        输电线路安装避雷器和避雷针的主要目的是将线路绝缘子串进行串联,从而就能提高输电线路的雷电绕击和雷电反击能力,降低线路在运行过程中遭受雷电袭击的可能性。此外,避雷器主要安装在输电线路的塔干部位,同时,在安装避雷器之前,要对区域的雷电击打频率进行综合测定,在测定结果的基础上安装合适数量的避雷器,这才能有效避免跳闸事故的发生。
        3.6安装自动重合闸装置
        对于自动跳闸功能而言,其是电网供电系统的自我保护方法之一。供电系统跳闸以后,输电线路上相关的故障便会自动消除,如果输电线路在运行过程中受到雷击,那么自动跳闸装置便会将输电线路上产生的网络放电故障进行自动消除,避免输电线路处于长期故障的状态。因此,要在输电线路合适的位置安装自动重合闸装置,并将该装置与供电系统的继电保护器进行有效的连接,以此来提高系统整体的稳定性与可靠性,从而实现线路在受到雷击跳闸以后的自动恢复效果。
        4结束语
        总之,雷电防御对于输电线安全输电至关重要,各种防雷技术能够有效地提高输电线路的耐雷水平。电力企业在架设输电线路时,需要充分考虑防雷技术,配置完善的绝缘措施,在施工过程中不断提高设计标准、生产工艺以及材料水平,才能保证输电线路在运行过程中能够拥有良好的防雷性能。
        参考文献
        [1]杨少东.输电线路设计及运行中的防雷技术分析[J].城市建设理论研究:电子版,2019(20):8219-8220.
        [2]李承昊.输电线路设计中线路防雷技术的运用分析[J].建筑工程技术与设计,2018(34):3671.
        [3]朱俊宇.解析线路防雷技术在输电线路设计中应用[J].低碳世界,2017(12):36-37.
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