譚任良
(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局,廣東 東莞 523009)
高壓架空輸電線路運行過程中影響其運行安全的因素較多,其中,最主要的為雷擊,因此,對于運行中的高壓架空輸電線路要做好防雷措施,保證其運行的安全。
接地裝置的問題有以下4個:①施工中未按設(shè)計方案、工藝要求施工,遺留高接地電阻;②地網(wǎng)運行時間較長,銹蝕老化造成截面逐年縮小;③雷擊產(chǎn)生的電動力造成接地體與土壤脫離或極化;④水土流失造成接地體外露或埋深降低,都會造成接地電阻逐年升高。
避雷線保護角大小直接關(guān)系到導(dǎo)線的直擊率和繞擊率,通常存在以下問題:①導(dǎo)地線弛度未按設(shè)計要求施工、校驗;②運行中受導(dǎo)地線張力的影響,弛度發(fā)生變化;③設(shè)計中存在保護角缺陷導(dǎo)致的保護角不符合現(xiàn)場要求,使線路發(fā)生“繞擊”和“反擊”。
在實際使用過程中,陶瓷絕緣子在輸電線路運行時會產(chǎn)生零值絕緣子,這種絕緣子極有可能成為過電壓的薄弱之處,造成閃絡(luò)擊穿;而鋼化玻璃絕緣子通常會在遭受雷擊之后產(chǎn)生裸串的情況;合成絕緣子運作時常常發(fā)生掉串,這主要是由于機械作用導(dǎo)致的,而且合成絕緣子會出現(xiàn)老化的隱患。
塔桿,顧名思義,指的就是用于支撐高壓架空輸電線路的輸電線的物體,通常情況下使用的塔桿的制作材料是鋼材或者鋼筋混凝土,在高壓架空輸電線路中,鋼筋砼桿是由內(nèi)部鋼筋與橫擔(dān)、接地裝置接地。但是鋼筋砼桿運行時間過久后,水泥桿的裂紋與風(fēng)化情況較為嚴重,如果遇到雷電垂直打擊,經(jīng)過桿內(nèi)鋼筋的閃電會產(chǎn)生高溫導(dǎo)致水泥桿爆裂;另一種情況是雷電擊中拉線造成拉線過熱,從而使其機械強度發(fā)生變化,導(dǎo)致倒桿事故的發(fā)生。
一個合理的輸電線路路徑是防止雷害的根本措施。因此,在進行高壓架空輸電線路的建設(shè)之前,要進行實地考核,選擇最優(yōu)地點,要根據(jù)當?shù)氐牡乩砦恢谩夂驐l件等綜合考慮,形成一個最優(yōu)方案,從根源上防止雷電的襲擊。雖然雷電天氣沒有規(guī)律可循,但是相關(guān)人員憑借其多年的工作經(jīng)驗還是可以總結(jié)出哪些地勢更容易遭受雷擊,而哪些地勢遭受雷擊的概率較小。比如山區(qū)的風(fēng)口地帶、茂密的森林、大型水庫、河谷以及峽谷的順風(fēng)地區(qū)就是雷電襲擊的頻繁區(qū)域。因此,高壓架空輸電線路選擇架設(shè)方向時,應(yīng)盡量避開以上地區(qū),最大程度地避免雷電襲擊,盡量避讓重冰區(qū)及微氣象區(qū)等。
要保證輸電線路持續(xù)不斷地輸送電能,就必須針對電壓等級、運行環(huán)境、氣象條件、導(dǎo)線型號科學(xué)分析,再選擇合理的絕緣配置。一般而言,多雷區(qū)、重污區(qū)的輸電線路應(yīng)配置大爬距或合成絕緣子;中雷區(qū)或少雷區(qū)、無污染地區(qū)可配置一般的瓷質(zhì)絕緣子。在輸電線路中,近水區(qū)域、斷面較高地段、大跨越較易遭受雷擊,在絕緣配置上要重點考慮,主要方法是增加絕緣子片數(shù)或使用大爬距絕緣子,無避雷線的線路可裝設(shè)避雷線,有避雷線的線路可加大避雷線與導(dǎo)線的距離和增加耦合地線,根據(jù)現(xiàn)場運行需要可安裝避雷器或加裝保護間隙。
在普通35 kV輸電線路上投運單相自動重合閘是最合適的,因為對于35 kV輸電線路而言,大部分都是單側(cè)電源供電,主要應(yīng)用于生活用電,而單相自動重合閘可以不間斷對用戶供電也是在35 kV輸電線路中選用單相自動重合閘的一個重要原因。所以,對于房山區(qū)35 kV輸電線路而言,并不建議使用自適應(yīng)重合閘。
要確保高壓輸電線路空氣和固體絕緣不被雷擊產(chǎn)生的高電位擊穿,需要通過較低的桿塔接地電阻來實現(xiàn),桿塔接地電阻越低,塔頭電位降得就越大,線路空氣和固體絕緣就越不容易被擊穿,設(shè)備的可靠性就越高。要實現(xiàn)較低的桿塔接地電阻,因地制宜的設(shè)計方案是非常重要的,地網(wǎng)設(shè)計的步驟中,要了解設(shè)備所需接地參數(shù)、現(xiàn)場土壤電阻率,并根據(jù)土壤電阻率確定接地形式,制訂相應(yīng)的施工方案和質(zhì)量標準。桿塔接地裝置只有達到了設(shè)計的要求,設(shè)備才能實現(xiàn)應(yīng)有的耐雷水平。
在舊接地網(wǎng)改造中,新接地改良合格后,應(yīng)將舊接地網(wǎng)與新接地網(wǎng)并聯(lián),以實現(xiàn)更低的接地電阻。輸電線路的接地形式有4種,即水平放射型地網(wǎng)、垂直接地、水平加垂直混合地網(wǎng)、水平網(wǎng)格接地,在諸多接地形式中,沖擊阻抗最低的是深孔垂直接地,有施工條件的區(qū)域盡量使用垂直深孔接地,只有充分提高接地裝置的散流效率,才能真正發(fā)揮接地裝置保護設(shè)備應(yīng)有的作用。
避雷器是用于保護電氣設(shè)備免受高瞬態(tài)過電壓危害并限制續(xù)流時間和限制續(xù)流幅值的一種重要防護電器,因此,也可以將其運用于高壓架空輸電線路,增強其防雷效果。避雷器主要有3種類型:①管型避雷器。具有較高熄弧能力的保護間隙,由兩個串聯(lián)間隙組成,一個間隙在大氣中,稱為外間隙,它的任務(wù)就是隔離工作電壓,避免產(chǎn)氣管被流經(jīng)管子的工頻泄漏電流所燒壞;另一個裝設(shè)在氣管內(nèi),稱為內(nèi)間隙或者滅弧間隙,管型避雷器的滅弧能力與工頻續(xù)流的大小有關(guān),它大多用在供電線路上作避雷保護。②閥型避雷器。由火花間隙及閥片電阻組成,閥片電阻的制作材料是特種碳化硅。利用碳化硅制作的發(fā)片電阻可以有效地防止雷電和高電壓,對設(shè)備進行保護。當有雷電高電壓時,火花間隙被擊穿,閥片電阻的電阻值下降,將雷電流引入大地,這就保護了線纜或電氣設(shè)備免受雷電流的危害。③氧化鋅避雷器。它是一種保護性能優(yōu)越、質(zhì)量輕、耐污穢、性能穩(wěn)定的避雷設(shè)備。它主要利用氧化鋅良好的非線性伏安特性,使在正常工作電壓時流過避雷器的電流極小,當過電壓作用時,電阻急劇下降,泄放過電壓的能量,達到保護的目的。這種避雷器與傳統(tǒng)避雷器的差異是沒有放電間隙,利用氧化鋅的非線性特性起到泄流和開斷的作用。因此,可以針對不同的情況選擇不同的避雷器。
線路避雷設(shè)備一般都安裝在高壓輸電線路上,當自然雷擊現(xiàn)象出現(xiàn)時,雷電流會通過避雷設(shè)備自行流入地線及桿塔上,再通過導(dǎo)線分散到附近的桿塔上,以達到避雷效果。要確保雷電流正確流入輸電導(dǎo)線,就需要適時提高導(dǎo)線電位,這就需要合理利用電流分流的耦合作用,還能夠有效地避免絕緣子閃絡(luò)事故的發(fā)生,因此,安裝有高壓輸電線路避雷裝置的線路損毀度小,并且還可以有效減少線路維修費以及相應(yīng)的人力、資金。
一般而言,選用高壓輸電線路避雷器要注意以下幾點:①應(yīng)針對線路絕緣配置設(shè)定避雷器放電閥值;②避雷器的安裝位置要依據(jù)線路的地閃密度來確定,原則上避雷器離雷擊點越近越好,這樣才能有效提高防雷效果;③對于高壓輸電線路上安裝的避雷器,要盡量選用存在間隙的避雷裝置,并檢驗其憎水性;④在安裝避雷器時必須要檢查每個元件的連接問題,這樣才能有效提高避雷設(shè)備的可靠性。
以往,我們傳統(tǒng)的防雷工作基本都是防和堵,局限性較大,而且資金以及人力付出量大。雷電本就是自然規(guī)律而產(chǎn)生的,我們沒有能力對其進行準確預(yù)測,所以,這個傳統(tǒng)的防雷方式就理所當然被拋棄;另一方面,我們從順應(yīng)自然的角度出發(fā),可以利用現(xiàn)代技術(shù)安裝引弧間隙的方式對雷電流進行分散疏導(dǎo)。
當然,其目的是通過間隙來保護絕緣子,從而避免雷電流損壞絕緣子,因為絕緣子一旦被破壞,就會造成設(shè)備的永久性故障,需要花費大量的資金來修復(fù)。除此之外,要想使其運作更加穩(wěn)定,我們需要更加深入的考慮和研究。
眾所周知,雷電是一種依靠我們的力量無法干預(yù)的自然現(xiàn)象,它具有不可避免性。因此,要想有效降低高壓輸電線路雷擊事故的發(fā)生,就必須高度重視高壓輸電線路的防雷工作,必須加強高壓輸電線路防雷措施的落實,同時,在線路設(shè)計時,要依據(jù)線路的現(xiàn)場特點來制訂合理的防雷措施,運行中按周期檢查避雷接地裝置,及時處理存在的缺陷,這樣才能有效地降低雷擊過電壓對輸電線路造成的危害。