趙建波/國網(wǎng)青海省電力公司檢修公司格爾木運(yùn)維分部
輸電線路防雷措施探討
趙建波/國網(wǎng)青海省電力公司檢修公司格爾木運(yùn)維分部
輸電線路作為電力系統(tǒng)中非常重要的組成部分,其覆蓋范圍較廣,線路較長,而且所處環(huán)境較為惡劣,極易受到雷擊而導(dǎo)致跳閘事故的發(fā)生,給輸電線路的安全運(yùn)行帶來較大的影響。因此為了有效的降低輸電線路雷擊所帶來的損害,提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性,文中從雷擊線路的成因入手,對高壓輸電線路遭受雷擊可能存在的隱患進(jìn)行了分析,并進(jìn)一步對常用的高壓輸電線路防雷措施進(jìn)行了具體的闡述。
輸電線路;雷擊;跳閘;避雷器
前言:我國輸電線路大部分都處于室外環(huán)境下,而且線路綿延數(shù)百公里,所處環(huán)境較為復(fù)雜,同時桿塔都會高出地面數(shù)十米以上,處于制高點(diǎn),這樣就導(dǎo)致大部分處于曠野及高山中的輸電線路極易遭受到雷擊的損壞。所以需要加強(qiáng)對輸電線路的防雷保護(hù),降低雷擊所給輸電線路所帶來的影響,確保輸電線路運(yùn)行的可靠性。所以通過對雷擊的成因及可能給線路帶來的危害進(jìn)行有效的分析,從而采取切實可行的措施有效的降低雷擊的影響,確保電網(wǎng)能夠安全、可靠的運(yùn)行。
桿塔作為輸電線路的組成部分,其往往高于地面幾十米以上,處于地面的制高點(diǎn),這樣在雷電形成過程中,輸電線路桿塔則會形成主放電通道路,在極短時間內(nèi)會有大量的異號電荷中和,從而瞬間導(dǎo)致較高的電流產(chǎn)生,并經(jīng)由桿塔流入到地下,從而塔頂電位升高。雷電流對桿塔電感產(chǎn)生的電位升高值與雷電流對桿塔沖擊接地電阻產(chǎn)生的電位升高值之和與塔頂電位相等,這樣塔頂電位與導(dǎo)線上的感應(yīng)電位的差值,同時線路工頻電壓幅值也會產(chǎn)生一定的影響,這些影響相加在一起大于絕緣子百分之五十時,則會導(dǎo)致絕緣子串出現(xiàn)閃絡(luò)放電,從而導(dǎo)致雷擊跳閘事故的發(fā)生。
(一)絕緣子閃絡(luò)擊穿
絕緣子作為輸電線路上的重要組成部件,其材質(zhì)以陶瓷、合成橡膠和鋼化玻璃等為主,在架空線路中,利用絕緣子來對輸電導(dǎo)線起到支撐作用,防止電流回地,而且為了能夠有效的確保絕緣子作用能夠發(fā)揮出來,則在電負(fù)荷和環(huán)境發(fā)生變化時也不能對各種機(jī)電應(yīng)力造成影響,從而確保輸電線路安全的運(yùn)行。當(dāng)雷擊事故發(fā)生時,會有過電壓產(chǎn)生,當(dāng)使用懸式絕緣子時,由于會有零值絕緣子出現(xiàn),一旦有過電壓存在,零值絕緣子則會成為薄弱之處,極易發(fā)生閃絡(luò)導(dǎo)致?lián)舸┑默F(xiàn)象發(fā)生。而選用鋼化玻璃絕緣子時,則會存在掉串或是裸串的現(xiàn)象。當(dāng)利用合成絕緣子時,也會受到機(jī)械的作用出現(xiàn)掉串及老化的安全隱患。所以在雷擊發(fā)生時,高壓輸電線路絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)被擊穿是較為常見的,因此為了有效的確保電力系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行,則需要合理對絕緣子進(jìn)行使用,降低雷擊所給絕緣子帶來的影響。
(二)桿塔存在的隱患
桿塔作為輸電線路的重要支撐,架空輸電線路中通常由鋼筋混凝土和鋼材來制成桿塔,但在長期的運(yùn)行過程中,鋼筋混凝土桿塔會存在老化及裂縫等病害,一旦雷擊發(fā)生,則會導(dǎo)致桿塔內(nèi)瞬間產(chǎn)生高溫過熱的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致鋼筋混凝土桿塔出現(xiàn)爆裂,從而導(dǎo)致導(dǎo)線在機(jī)械拉力作用下出現(xiàn)斷裂、桿塔倒塌等事故。
(三)避雷線防雷存在的局限性
在對輸電線路防雷時,往往會應(yīng)用于避雷線,這樣在雷擊作用下導(dǎo)致強(qiáng)大過電壓產(chǎn)生時,避雷線則會起到良好的遮蔽作用,承擔(dān)起更多的雷電并將其導(dǎo)入大地。但在導(dǎo)線防雷擊過程中,避雷線并不能起到完全防雷的作用,因為還存在雷電繞擊導(dǎo)線的情況發(fā)生,所以利用避雷線防雷還存在著一些局限性。
(四)接地裝置的問題
接地裝置主要指的是接地電極與埋設(shè)在低下的接地網(wǎng)連接在一起的設(shè)備。在接地裝置中主要存在兩種問題:其一,由于地網(wǎng)的腐蝕,最主要的是因為電化學(xué)的腐蝕,這是和桿塔土壤的具體結(jié)構(gòu)相互聯(lián)系的;其二,接地體施工質(zhì)量也會有影響,接地裝置電阻也會受到接地線敷設(shè)長度、埋深等方面影響。
(一)采用消弧線圈接地方式
在雷電活動強(qiáng)烈時,接地電阻又難于降低的地區(qū),110kV及以下電壓等級的電網(wǎng)可考慮采用系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。這樣可使大多數(shù)雷擊單相閃絡(luò)接地故障被消弧線圈消除,不至于發(fā)展成為持續(xù)工頻電弧。而當(dāng)雷擊引起二相或者三相閃絡(luò)故障時,第一相閃絡(luò)并不會造成跳閘,先閃絡(luò)的導(dǎo)線相當(dāng)于一根避雷線,增加了分流和對未閃絡(luò)相的耦合作用,使未閃絡(luò)相絕緣上的電壓下降,從而提高了線路的耐雷水平。我國的消弧線圈接地方式運(yùn)行效果良好,雷擊跳閘率大約可降低1/3左右。
(二)避雷線的架設(shè)
在輸電線路的防雷保護(hù)中,避雷線架設(shè)是最有效也是最基本的措施。避雷線主要是防止雷電直接擊打到導(dǎo)線,并且也擁有其他方面作用:其一,分流,主要是為了將流經(jīng)桿塔的雷電流減小,從而將塔頂?shù)碾娢唤档?;其二,通過耦合作用,也會使得線路絕緣子的電壓有所降低;其三,對于導(dǎo)線也起到了屏蔽作用,對于導(dǎo)線上過電壓的感應(yīng)也有所降低。
(三)桿塔接地電阻降低
降低接地電阻是高壓輸電線路防雷的另一個有效的防范措施。在接地電阻降低的措施當(dāng)中,還應(yīng)該全面的分析當(dāng)?shù)氐臍夂?、地形、原本輸電線路的運(yùn)行經(jīng)驗等,從而選擇合理的措施。
第一,接地引下線、架空地線應(yīng)該牢固的連接,保證良好的接觸;
第二,接地裝置施工質(zhì)量需要嚴(yán)格把關(guān),確保接地電阻能夠符合最初的設(shè)計;
此外,對于高電阻率的土壤,還可以使用降阻劑,這樣對接地電阻也能夠加以改善,保證電流流通面足夠大,能夠?qū)⒗纂婋娏餮杆俚囊氲酱蟮刂小?/p>
(四)在線路當(dāng)中裝設(shè)避雷器
為了降低直擊雷對于線路的損害,我們主要通過架設(shè)避雷線,但是我們卻無法將感應(yīng)過電壓以及雷電繞擊完全消除掉,因此,我們就應(yīng)該考慮將避雷器安裝在容易遭受雷擊的線路桿塔之上,并且避雷器和接地線之間的連接也能夠?qū)㈦娏饕氪蟮兀@樣對過電壓也起到了限制作用,對于設(shè)備安全以及輸電線路都起到了保障作用。
(五)線路絕緣性能的提高
只有保證線路的絕緣性,才能夠避免被雷擊擊中的次數(shù),從而有效降低減少線路跳閘率。如果架設(shè)的區(qū)域位于高海拔,并且容易受到雷擊的區(qū)域,就需要強(qiáng)化線路絕緣子的檢查力度,如果絕緣子處于低值或者是零值,就應(yīng)該及時的更換;及時地檢查區(qū)域之內(nèi)的土壤情況,做好鹽密測量工作;在停電檢修線路的時候,也要做好絕緣子的防污處理;此外,如果一般的防雷措施達(dá)不到防雷標(biāo)準(zhǔn),也可以在其中采用絕緣的方式,這樣對于遭受雷擊的次數(shù)也可以有效的減少。
輸電線路防雷工作是一項系統(tǒng)工程,需要從全方位、各個環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮,針對輸電線路自身的特點(diǎn),從設(shè)計、施工及運(yùn)行等多個方面進(jìn)行探索,尋求出即經(jīng)濟(jì)又具有良好的性能的防雷方案,有效的降低雷擊所給輸電線路帶來的影響,確保線路安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。
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