高压架空输电线路防雷措施研究
2017-03-11焦大旬
焦大旬
国网重庆市电力公司石柱县供电分公司
高压架空输电线路防雷措施研究
焦大旬
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高压架空输电线路因雷击发生事故是常见的,占据总故障的比例也是较高。对于输电线路来说,越高的电压等级受到雷击的概率就越高,造成的危害也就越大。传统的变电站接入输电线路的方式是和主地网直接相连,没有将直击雷电流卸载装置设置上,一旦输电线路被雷击中,造成的损失难以估量。当前使用的不少绝缘设备自身恢复速度缓慢,因此输电线路很容易出现跳闸。找到更加有效的防雷技术和方法成为了电力工作者关注的重点问题,本文对高压架空输电线路防雷措施相关方面进行分析和探讨。
高压架空;输电线路;防雷措施
1 雷电的危害
雷击对高压输电线路的危害主要表现为: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。
2 高压架空输电线路防雷措施
随着技术的发展,防雷措施有了长足的进步,主要有降低杆塔接地电阻、减小保护角、架设避雷线、安装避雷器等,通过实际应用,均有一定的防雷效果。
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。
3 防雷工作的未来发展趋势
防雷工作是一项长期而艰巨的任务,虽然防雷技术处于发展中,但仍没有一个万试万灵的产品,需要加大技术研究力度,例如雷云起电机理以及雷电感应的定量研究,从理论上完善防雷技术。由于雷电本身为小概率事件,因此我们在发展防雷技术的同时,还需要进行长期、大量的调查统计,在促进技术发展的同时,为防雷工作的发展提供详实的理论依据。
结语
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。
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焦大旬,男,1972年2月出生,重庆石柱县人(籍贯)