高压架空输电线路的防雷措施分析杨蕾

高压架空输电线路的防雷措施分析杨蕾

内蒙古电力集团有限责任公司锡林郭勒电业局输电管理处内蒙古锡林浩特026000

摘要:雷电虽然可预测,但是目前为止还不能够为人类所控制,也不可能存在能够绝对防雷的设施,要科学有效的解决高压架空输电线路的防雷击问题,只有从当地实际情况出发,制定有针对性的防雷措施,认真仔细调查之后科学的进行防雷设计,才能够有效的减少雷击后的跳闸现象。

关键词:高压;架空输电线路;防雷措施

雷电大自然中的一种复杂现象,同时随机性较强,对于其发生的概率和时间、地点我们是不能掌握的。因此在高压架空输电线路的防雷过程中,一定要从实际情况出发,分析当地的地理情况、气象情况和线路的运行情况等,对线路的耐雷水平进行正确的核算,采用科学、合理的方法,将抗雷击能力提高,以此来最大程度地降低雷击所造成的损失。

1高压输电线路防雷措施存在的问题

雷击会影响设备的绝缘,流过的大量电流使得设备迅速升温,导致其发生异常甚至爆炸;雷击使得导体出现静电感应,造成导体因放电而引起局部升温,导致其扭曲变形或起火;雷击使得设备通过大量电流,导致继电保护设备动作,当雷击持续时间超过继电保护设备重合闸延时则会造成重合闸不成功,影响电网供电的可靠性。

1.1接地装置问题

接地装置的问题有以下4个:①施工中未按设计方案、工艺要求施工,遗留高接地电阻;②地网运行时间较长,锈蚀老化造成截面逐年缩小;③雷击产生的电动力造成接地体与土壤脱离或极化;④水土流失造成接地体外露或埋深降低,都会造成接地电阻逐年升高。

1.2导线保护角问题

避雷线保护角大小直接关系到导线的直击率和绕击率,通常存在以下问题:①导地线弛度未按设计要求施工、校验;②运行中受导地线张力的影响,弛度发生变化;③设计中存在保护角缺陷导致的保护角不符合现场要求,使线路发生“绕击”和“反击”。

1.3绝缘子使用存在隐患

在实际使用过程中,陶瓷绝缘子在输电线路运行时会产生零值绝缘子,这种绝缘子极有可能成为过电压的薄弱之处,造成闪络击穿;而钢化玻璃绝缘子通常会在遭受雷击之后产生裸串的情况;合成绝缘子运作时常常发生掉串,这主要是由于机械作用导致的,而且合成绝缘子会出现老化的隐患。

1.4塔杆可能存在的隐患

塔杆,顾名思义,指的就是用于支撑高压架空输电线路的输电线的物体,通常情况下使用的塔杆的制作材料是钢材或者钢筋混凝土,在高压架空输电线路中,钢筋砼杆是由内部钢筋与横担、接地装置接地。但是钢筋砼杆运行时间过久后,水泥杆的裂纹与风化情况较为严重,如果遇到雷电垂直打击,经过杆内钢筋的闪电会产生高温导致水泥杆爆裂;另一种情况是雷电击中拉线造成拉线过热,从而使其机械强度发生变化,导致倒杆事故的发生。

2高压输电线路有效的防雷措施探讨

2.1降低杆塔接地电阻

一般高度杆塔,可以通过降低杆塔接地电阻的方式降低发生雷击的频率。大多数的雷电的电流幅值较小,通过降低接地电阻的方法能够取得较好的效果。广东省作为山区较多的省份之一,通过换土、使用降阻剂以及人工改变电阻率的方式来降低电阻。在土层厚度不满足的地方,沿水平接地体挖接地槽,槽深1m,接地极坑深3m,底部直径1m。挖掘完成后,先铺设20cm的黏土夯实后,放置接地体,再使用回填土层层夯实。降阻剂是在接地极附近使用,通过放大接地极的外形尺寸,降低与周围介质之间的接触电阻,降阻剂适用于小型接地网和小面积的集中接地。人工改变电阻率主要是通过使用低电阻率的材料制造接地体,减少电阻率。

2.2减小保护角

保护角的设计应考虑到现场实际情况,在山林地区,应采用较小的保护角,特别是在经济条件允许的情况下,对绕击率较高的区段或杆塔,采取恰当措施减小地线保护角。特别是在强雷区和多雷区,地面坡度较大时,降低保护角有难度,可以考虑使用线路避雷器。

2.3架设避雷线

目前,高压输电线路防雷普遍采用架设架空设防雷接地线(即避雷线)。架空防雷接地线在应对雷击上主要表现为以下几方面:第一是分流作用,在架空输电线路被雷击时会降低杆塔上流经的电流,从而降低杆塔电压,达到保护杆塔和输电线路的目的。第二是通过耦合作用降低绝缘子的电压,从而保护绝缘子,防止闪络现象的出现。第三是屏蔽作用,因为架空防雷接地线的电位相对输电线路更低。目前在架空防雷接地线的架设上,我国采用的标准是220kV及以上电压等级的架空输电线路应全线架设架空防雷接地线,500kV及以上电压等级的超高压输电线路则应架设双架空防雷接地线。

2.4安装避雷器

随着技术的发展,避雷器已经能较好的完成避雷效果,特别是大量先进避雷器的推广应用,更是有效保障了输电线路的安全运行,常见的有放电管类避雷器、压敏电阻类避雷器、间隙类避雷器等等。其中:开放式放电管避雷器的优点是体积小、漏电流小、通流能力强、无电弧喷泻,而它的缺点是反映时间慢、残压较高、产品一致性差、有续流;密闭式气体放电管的优点是体积小、通流量大、无电弧,而它的缺点是产品一致性差、有续流并且残压较高;电阻类的优点是反应时间较快、通流容量大、残压较低并且无跟随电流,而它的缺点是老化速度快、漏电流较大、热稳定一般;开放式间隙避雷器的优点是放电能力强、通流量大、漏电流小、热稳定性好,而它的缺点是残压高、存在续流、反映时间慢;密闭式间隙避雷器的优点是放电电流大、无电弧外泻、漏电流小、无续流、热稳定性好,而它的缺点是残压高、反映时间慢;抑制二极管类防雷器的优点是反应时间、残压低、体积小、动作精度高、快无续流,而它的缺点是通流量小。

2.5架设耦合地线

在导线下面架设耦合地线,可以增加分流和耦合作用,降低绝缘子串上的电压,提高线路的耐雷水平。由于耦合地线在导线下方且与大地相连接,实际上相当于降低杆塔高度,减小绕击率。耦合地线与避雷线将导线屏蔽其中,减小了山区线路由于地形影响而使导线受到侧击的概率。但是,耦合地线的终端杆塔因雷击分流作用减小和大气电场分布的畸变,可能会成为相对的薄弱点,更易遭受雷击。因此,应尽量降低终端杆塔的接地电阻,并增加一片绝缘子。线路架设耦合地线后,可能会对杆塔强度、导线交叉跨越等产生影响,因此一般只适用于丘陵、山区、跨越档和降低杆塔接地电阻困难的地区。

2.6装设自动重合闸

在普通35kV输电线路上投运单相自动重合闸是最合适的,因为对于35kV输电线路而言,大部分都是单侧电源供电,主要应用于生活用电,而单相自动重合闸可以不间断对用户供电也是在35kV输电线路中选用单相自动重合闸的一个重要原因。所以,对于房山区35kV输电线路而言,并不建议使用自适应重合闸。

2.7安装引弧间隙

以往,我们传统的防雷工作基本都是防和堵,局限性较大,而且资金以及人力付出量大。雷电本就是自然规律而产生的,我们没有能力对其进行准确预测,所以,这个传统的防雷方式就理所当然被抛弃;另一方面,我们从顺应自然的角度出发,可以利用现代技术安装引弧间隙的方式对雷电流进行分散疏导。当然,其目的是通过间隙来保护绝缘子,从而避免雷电流损坏绝缘子,因为绝缘子一旦被破坏,就会造成设备的永久性故障,需要花费大量的资金来修复。除此之外,要想使其运作更加稳定,我们需要更加深入的考虑和研究。

结语

鉴于高压架空输电线路的特殊性,我们需要针对性的采取恰当的防雷措施,从实际出发,全面解决线路的雷害问题。此外,在采取防雷措施前,我们还需要对当地的气象、地理等情况全面进行掌握,并通过认真调查分析的方式,从多角度考虑可行性、经济效益以及工作量等为题,保证防雷措施的有效性。

参考文献

[1]李文明.浅析输电线路杆塔接地及其降阻措施[J].电瓷避雷器,2014(03):52—55.

[2]张洪国.刍议高压架空显露接地网的降阻措施[J].电气应用,2013(09):79—81.

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