輸電線路防雷技術的運用解析
摘要:輸電線路在整個電力系統中占有重要的地位,其運行質量的高低決定著電力供應的質量,且對電網整體運行的安全性有直接的影響,隨著社會與經濟的飛速發展,社會各界的用電要求也進一步增加,對輸電線穩定運行也提出了更高的要求,所以如何保證輸電線路的安全穩定運行具有十分重要的意義。我國幅員遼闊,地形復雜,很多地區雪電活動頻繁,輸電線路易遭受雷擊而導致線路跳閘,雷擊跳閘也一直是輸電線路發生故除的主要原因。因此。運用有效的防雷技術,降低輸電線路的雷擊跳閘次數,是確保電網安全運行和供電可靠性的一項重要工作。
隨著經濟的迅速發展,人民的生活水平大力提升,電力作為最日常的能源在人們的生活、工作和學習中扮演著不可替代的角色。確保電力的持續穩定供應,將是促進經濟增長和社會和諧的重要基礎和保障,這就需要我們從電力企業管理、輸電線路設計等多個方面進行努力。我國很多地區是雷電的多發地帶,雷電的發生會對輸電線路的安帶來極大的威脅,因此,輸電線路中的防雷技術的運用十分重要,除了對雷電多發地區實施相應的防雷措施以外,對雷電發生可能性較小的地區也要做好防雷的準備,以便災害發生時減少經濟的損失。
1、輸電線路雷擊的基本概念
1.1雷電的放電過程
雷云對大地放電(地閃)通常分為先導放電和主放電兩個階段,下行先導、上行先導,主放電過程極短,一般持續時間20-100μs,平均約50μs,多數累云對地放電都是重復性的,包含多次先導放電和主放電過程。多次放電間隔約幾ms至幾百ms,重復放電次數一般為2-3次,一次地閃持續時間約10ms-2s。
1.2雷擊跳閘的機理
雷電過電壓分為直擊雷過電壓和雷電感應過電壓,直擊雷分為雷擊塔頂、雷擊避雷線和雷擊導線(繞擊),雷擊引起線路跳閘的過程一般是線路遭受雷擊致使絕緣子發生閃絡,沖擊閃絡轉為工頻電弧引起線路繼電保護跳閘。
2、雷擊對輸電線路造成的危害
大規模的雷電天氣會對輸電線路造成巨大的危害,尤其是在雷電多發的夏季。很多地區都是雷電的多發地帶,雷電極有可能會導致輸電線路的中斷,對輸電線路的安全帶來極大的威脅。雷電經過線路時會產生過電壓,瞬間的電流一日超出載路和相關設備的承受能力,就會造成繼電保護器的跳閘,導致線路被切斷,造成一定的經濟損失。同時,也很有可能威脅到人身安全,產生雷擊時,桿塔自身由于高度較高,相當于媒介,云層中出現過電壓后,會產生非常大的瞬間電壓。桿塔處在雷云和大地之間,很容易就會被擊穿,擊穿塔桿的同時,還會伴有強大的電流,這些強電流會毀壞相關設備,嚴重時甚至會引起爆炸,火災等事故。
3、防雷技術在輸電線路中的運用
3.1架設避雷線
架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷電直擊導線,同時還具有以下作用:1.分流作用,減小流經桿塔的雷電流,從面降低塔頂電位。2.通過對導線的耦合作用,可以減小線路絕緣子的電壓。3.對導線的屏蔽作用,還可以降低導線上的感應過電壓。為了提高避雷線對導線的屏蔽效果,減小繞擊率,避雷線對邊導線的保護角應做得小一些,一般采20-30°。220kV及30kV雙又避雷線線路應做到201在右,500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設雙避雷線,保護角在15°左右。
3.2降低桿塔接地電阻
降低桿塔的接地電阻是提高線路反擊耐雷水平、降低雷擊跳閘率的有效措施,是最直接、最有效的防雷措施之一。接地電阻阻值的高低是影響桿(塔頂電位高低的關鍵性因素。桿塔接地電阻如果過大,雷擊時易使桿(塔)頂電位升高,對線路產生反擊。若接地電阻滿足要求,則雷電波侵入時,絕大多數雷電流將沿著桿塔導入大地,不致破壞線路絕緣,從而保證線路安全運行。
3.3改變線路的絕緣水平
采用增加絕緣子的片數、改用大爬距懸式絕緣子、增大塔頭空氣間距等措施,提高線路的耐雷水平、降低建弧率。
3.4加裝線路避雷器
線路避雷器并聯在線路絕緣子串的兩端,可防止線路絕緣發生沖擊閃絡,并能快速切斷工頻電弧,從而降低雷擊跳閘率。避雷器應用在線路上作為防止直擊雷防護,在國內已有十余年的應用歷史,目前架空輸電線路上裝設的避雷器,運行情況良好。
3.5裝設耦合地線
在高土壤電阻率地區,若雷擊事故頻發,又難以降低接地電阻,可在導線下方(或附近)加裝一條耦合地線,耦合作用,降低絕緣子兩端的電壓差,分流作用,減小流經桿塔的雷電流,屏蔽作用,降低導線上的感應過電壓。
3.6安裝避雷針
安裝避雷針也是架空輸電線路常用的一種防雷措施。但是實際應用卻存在以下缺陷,使用時應注意以下問題:由于避雷針而導致雷擊概率增大,保護范圍小,感應過電壓,接觸電壓和跨步電壓問題,反擊的危害。
3.7采用消弧線圈接地方式
對于雷電活動強烈,接地電阻又難以降低的地區,可采用中性點不接地或經消弧線圈接地的方式,絕大多數的單相閃絡著雷接地故障能被消弧線圈所消除,而在兩相或三相著雷時,雷擊引起第一相導線閃絡并不會造成跳閘,閃絡后的導線相當于地線,增加了耦合作用,使未閃絡相絕緣子串上的電壓下降,從而提高了耐雷水平。
3.8裝設線路自動重合閘裝置
輸電線路遭受雷擊跳閘一般都是瞬時性接地故障,大多數情況都能在線路跳閘后自動重合成功,因此,裝設線路自動重合閘裝置能大大提高線路的供電可靠性。根據應用過程中狀態的不同,可以將自動重合閘包括為綜合重合閘、三相重合閘、單相重合閘等,可以有效提高供電的穩定性,減少跳閘的次數,對輸電線路,尤其是架空線路具有一定的保護作用。此外,該裝置還具有使用性能高、成本低等優點,被輸電系統廣泛運用。
3.9應用雷電定位系統進行分析
雷電定位系統是一種全自動實時雷電監測系統。當線路發生雷擊跳閘時,雷電定位系統能準確定位雷擊桿塔,幫助巡線人員及時查找故障點,大大節省巡線人員的故障巡視時間,使線路及時恢復供電,確保線路的供電可靠性。同時,通過對雷電定位系統的統計分析,能及時掌握雷電活動的規律、特性和有關數據,對防雷工作大有裨益。
結束語:輸電線路的防雷保護應成為輸電線路運行維護的重點。在確定輸電線路的防雷方式時,應全面考慮線路的重要程度、系統運行方式、線路所經地區雷電活動的強弱、地形地貌的特點、土壤電阻率的高低等條件,結合當地原有線路的運行經驗,根據技術經濟比較的結果,因地制宜釆取合理的保護措施,確保輸電線路安全穩定運行。
(萬康 中國南方電網廣東電網有限責任公司梅州供電局 廣東梅州514021)
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責任編輯:蔣桂云
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