解析500kV输电线路的防雷技术

解析500kV输电线路的防雷技术

(国网安徽省电力有限公司检修分公司安徽省合肥市230601)

摘要:随着大型电站的建设,高压输电线路也变得越来越密集,在我国当前的供电环境中,形成了以500kV输电线路为主要网架的超特高压输送网络,但是由于这些输电线路大多暴露在较为空旷的地带,特殊的地形,加上频繁的雷电活动,都有可能会造成高压输电线路发生故障。在输电线路故障中,雷击跳闸的问题最为严重,尤其是在那些地形较为复杂的输电区域,维修工作将会耗费大量的人力和物力,所以做好500kV输电线路的防雷工作,其重要性不言而喻。

关键词:500kV输电线路;防雷技术;应用要点

引言

电是人们生活中不可缺少的能源,近几年人们对电能的需求量不断上升,并且对用电质量提出了较高的要求。但是在实际生活中输电线路仍然会出现不同程度的问题,例如:线路损坏、老化以及雷击的影响等,为了减少上述问题发生的次数和不利影响,电力部门需要加大运行检修力度,并且需要对防雷技术进行合理使用。

1雷电对500kV输电线路所造成的危害和影响

1.1感应雷过电压

当雷电击中线路、杆塔或周围地面之后会发生电磁感应现象,在这之后不仅导线上出现电压,而且导线中的电流也大大增加,进而就会形成会对人体安全带来危害的高压线。由于自身的原因,导线两侧形成了感应过电压波,然后会在极短的时间内将线路转化为高压线。针对上述问题,最好的解决方法就是在设置时将电缆埋入地下,而不是通过架空的办法来预防感应,另外还要做好防雷设置的布置,增设弱电保护装置。

1.2直击雷过电压

所谓直击雷过电压就是雷电直接击中线路,这时导线中会有大量的雷电通过阻抗而接地,同时在阻抗上出现电压降,被雷电直击位置的电位上升。由于直击雷过电压的过程中会发生很多效应,例如电效应、热效应等,对输电线路会产生非常严重的损坏,甚至会带来人员伤亡,所以在具体的工作中,要布设大量的避雷针来避免直击,通过避雷针实现对雷电的引导,以此来起到屏蔽的效果。

1.3雷电绕击

在输电线路上装置避雷针、避雷线能够起到有效的防护作用,很大程度的保障了500kV输电线路的正常运行,但是雷电绕击的现象仍然时有发生。所谓雷电绕击就是雷电避开避雷针、避雷线而直接击于导线上,通常情况下,雷电绕击出现在线路周围空旷或较为复杂的位置。在发生雷电绕击之后,雷电的电流会在导线两旁进行传递,造成变相瓷瓶串发生闪络,也有可能是在雷电流绕击击中导线一侧时导致瓷瓶串闪络。

1.4雷电反击

500kV输电线路遭受雷击时跳闸的表现就是雷电反击。雷电反击的产生原因是雷击中输电线路的电线杆或避雷设施后,超强的雷电流击穿大地,接地电压瞬间升高,同时输电线路产生更高的感应电压,当雷电反击这种现象发生时,其威力巨大,放电电压瞬间可达几万伏或成百上千万伏,瞬时电流值可以达到几十万安。结合过去的一些实际情况来看,500kV输电线路遭受的雷电反击主要包括这几种情况:雷电击于塔顶周围的避雷线、雷电击于塔顶设施导致单相、多相瓷瓶的闪络,最终使输电线路发生跳闸事故。

2500kV输电线路的防雷技术要点

2.1安装避雷针和避雷线

在500kV输电线路的实际工作运行中,也可以采用安装避雷针和避雷线的工序,对线路中的绝缘子串实现串联,这种技术内容,能够对输电线路的防雷击性能进行有效的提升,避免了绝缘构建遭受雷击伤害的可能性,节省了线路运营成本。根据实际调查情况可知,在对避雷器进行安装的时候,需要选择合适的安装位置,像在雷电的高发区域,对其输电线路就要进行全面的避雷保护,还有一些重要的输电线路,也应该利用避雷构建,进行必要的防控;为了凸显避雷安装的科学化与合理化内容,在安装时,避雷装置的数量也要和线路遭受雷击的频率联系到一起,结合实际工作情况,展开系统的筹划,这样才能对线路跳闸的情况进行有效的预防,对500kV输电线路的运营能力进行有效提升。

2.2耐雷水平的计算

做一根将带有绝缘外皮的导线相互缠绕15米的铁筒,一端做好绝缘,一端做好避雷措施,在顶端安置一个小灯泡,并接可调的高压电(用来模拟雷电),能够保持断路的最高电压。当模拟雷电通过避雷针时,一部分雷电经铁筒传到绝缘体上,铁筒底的绝缘体呈暂态电阻的特点,一般用接地电阻来标注。铁筒顶端的电位与模拟电流呈正比,即随着雷电的电流正大而增大。当铁筒的电位与摸弄雷电的电位上的差值超过绝缘体的50%的放电电压时,即Ut-Ul>U50%,就会发生铁筒顶到电源线的闪络停顿。而对于500kV超高压线路,还需要考虑到电压的存在,电压的影响也是不可小觑的,而雷击时,电压的瞬时值和其极值是作为一随机变量来计算的。当绝缘闪络停顿时,由于电位导致电路电位高,这种现象我们成为“反击”。此时的电流可以有:I=U50%/(1-k)[β(Rch+Lgt/2.6)+hd/2.6]由上可得,模拟雷电雷击铁筒时的耐雷水平与铁筒分流系数β、铁筒等值电感Lgt、绝缘地电阻Rch、导地线间的耦合系数k和绝缘子串的50%冲击闪络电压U50%有关。

2.3架空地线与耦合地线

架空地线是500kV高压输电线路当中最基本的防雷措施,它不但可以实现对于线路的分流,降低雷击威胁,还可以实现对于输电线路导线的耦合,降低绝缘子电压,更具备屏蔽导线,减少输电线路上感应电压的效果,所以一定要根据架空地线的标准来架设,确保其可以对每一个阶段的500kV高压输电路进行保护。耦合地线可以在接地电阻没有办法降低雷电流的时候起到对雷电流的分流,并且减少绝缘子串以及反击电压的感应电压,所以做好耦合地线的架设同时也是500kV高压输电线路防雷对策的关键内容。

2.4对接地装置进行合理处置

①假如当地土壤的电阻率比较大的时候应该对接地网的方式开展改变,而且可以更换土壤,进而更好的减少接地电阻,在雨季带来之前电力部门应该对极易受到雷击的位置杆塔的接地电阻开展精确的测量;②通常情况下,接地设备应该埋设在距地面0.5m的地方,为了降低其被腐蚀的状况,有关人员应该采用合理的防腐措施,而且应该不定期的对于接地装置开展检修,假如发觉其产生被腐蚀或者其他状况的时候应该尽快开展替换;③采取科学合理的措施对杆塔接地电阻进行降低,并且应该对接地线、地网以及架空地线之间的连接状况开展核查,确保三者之间具有良好的连接,提升防雷的效果。

2.5输电线路合理筛选

相关研究表明,输电线路受雷击影响频率与雷击密度存在直接关联。多雷电输电线路区域往往会成雷击频率较高。因此,在输电线路规划设计时,应当尽可能避开雷电密集区。同时,雷击与区域土壤之间也存在着密切联系。通常情况下,雷击事故经常会出现在土壤电阻率较低或电阻率变化较为明显的地区。例如,金属矿区、环境湿度较大区域、平原与山地交接处、地下水位较高处、高差较大的丘陵等地区整体电阻率都偏低,受雷击概率更大。因此,在输电线路铺设时,应该尽可能避开上述区域。

结束语

总的来说,由于我国具有多元的地理环境,且一些地区的地貌和气候也较为复杂,这就导致一些500kV输电线路,容易遭受雷击,使线路出现故障。在实际的防雷工作中,相关人员应该结合实际的设计要求,把握相应的施工环节,切实提升线路的抗雷击能力。

参考文献

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