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输电线路的防雷设计与运维技术

时间:2020年05月25日 所属分类:电子论文 点击次数:

摘要:随着技术的发展我国的电网线路变得越来越复杂,涉及的领域也是十分广泛,因此保证电网的安全性和稳定性是十分重要的。高压输电线路很容易受到外界的影响,就需要进行防雷等措施的设置,才能确保其安全输送电压。 关键词:电力工程;输电线路;雷击危害 1

  摘要:随着技术的发展我国的电网线路变得越来越复杂,涉及的领域也是十分广泛,因此保证电网的安全性和稳定性是十分重要的。高压输电线路很容易受到外界的影响,就需要进行防雷等措施的设置,才能确保其安全输送电压。

  关键词:电力工程;输电线路;雷击危害

输电线路

  1.1输电线路合理选择路径

  雷电发生的频率与输电线路所处的地理位置、地貌、降水量、雨季雷暴日等环境特征有关。在进行输电线路设计时,通过对气象资料的搜集和分析,在线路规划时避开山谷、水域上方及周边以及盆地等雷电频发区域,能够有效降低被雷电击中的可能性。

  1.2正确的防雷措施

  目前输电线路的防雷保护措施主要通过架设避雷线,降低接地电阻,安装线路型避雷器,增设耦合地线以及提高绝缘等级等几种手段。架设避雷线和安装避雷器是输电线路防雷保护有效的措施。[1]输电线路合理选择路径后,为了减弱雷电带来的电磁场、强电流以及热效应造成的危害,在输电线路安装避雷器和避雷线,将雷击释放的电流引向接地保护系统,保护输电线路免遭损坏。不同的电压等级输电线路的避雷器和避雷线的选择与雷击放电强度、雷电流峰值及防雷保护装置整定电流有关,也和输电线路接地保护系统的接地电阻、避雷线接地电阻等参数有关。

  1.3安装继电保护装置

  采取各种措施虽能有效地降低雷击事件发生的频率,保护输配电设备免遭损坏,但雷电这一自然现象有着极大的偶然性。为了保证电力系统运行稳定可靠,还需安装继电保护装置,缩小雷击事件波及范围、降低断电可能性,提高电力系统故障自愈性。确保当雷击事故发生瞬时性故障时,输电线路能自动合闸供电。

  1.4“疏导式”防雷保护

  目前各种防雷措施的核心思想是尽可能提高线路的耐雷水平,减少雷击跳闸率。我国把线路雷击跳闸率作为考核电网安全运行的重要指标,也即是“堵塞型”防雷保护方式,这种方式在电源点稀少,电网网架薄弱的情况下是合适的,但实际中投资巨大,且技术上难以实施。因此,一些防雷研究专家又提出间隙防雷这种“疏导型”防雷保护方式,其核心思想是允许运行线路有一定的雷击跳闸率,采用间隙装置并联于绝缘子上,以定位雷电闪络路径,疏导工频电弧,避免绝缘子损坏,虽有雷击闪落,但重合闸能够成功,就不必担心线路的雷击事故。

  2输电线路的防雷设计

  2.1优化避雷线设计

  对输电线路的避雷线进行科学设计可以有效降低其遭受雷击的概率。在线路设计中,对于避雷线的设计需要参照杆塔的高度与保护角等要素。设计人员可根据线路所在地区的实际情况对杆塔的高度与保护角角度进行调整。此外,避雷线应设计在导线上方,导线全线都需要设置避雷线,避雷线与地面相接。在一些夏季多雨多雷电的地区尤其是山区中,要设置双避雷线,这样可以对雷电进行双重隔离,提升线路的安全性。

  2.2应用避雷器

  避雷器对于输电线路的竖向线路防雷保护发挥着重要作用,当避雷器的电压低于杆塔与导线电位差时,避雷器会进行自动分流,以避免绝缘子闪络问题。在当前避雷器的设计和应用中,氧化锌避雷器逐渐得到了推广和应用,其可以对感应雷过电压起到很好的一直作用,且质量较好,所以其开始逐渐取代传统的普通避雷器。[2]氧化锌避雷器对绝缘子的绝缘层增加了防弧金具,使引起闪络的位置处在防护金属和绝缘子的贴胶之间,所以对于保护高压线路断线问题具有良好的效果。

  2.3自动重合闸保护装置

  在输电线路的防雷设计中,设置自动重合闸保护装置是较为常见的设计方法之一,设计人员应对工程所在地区的降雨及雷电情况进行前期勘察,针对当地天气情况需求对自动重合闸保护装置进行设计并在安装时对其进行科学调试,以此确保输电线路在遭遇雷电闪络后可以进行自动重合,保证线路的正常运行,降低因雷击造成的停电事故的发生概率。

  2.4增加绝缘子

  在线路防雷设计中,对于线路绝缘设计也是有相关规定的,以110kV线路为例,如果线路所处地区的海拔低于1000m,其绝缘子数量应为8片左右;如果档距过大或是杆塔高于了40m,那么,绝缘子数量应按照每增加10m加装1片的标准来确定。

  3防雷技术的应用

  3.1避开落雷密度偏大的区域

  杆塔处于复杂的野外环境中,导致输电设备运行出现故障的原因以及故障的部位和形式极其繁杂,据电力运行部门提供的台账数据表明输电线路50%以上的事故都由雷击造成的。因此应基于前文所述对输电线路所处区域气象数据的分析,避免架空线路路径穿越地表水域、峡谷等高危地段。当输电线路经由平原与丘陵地带时,雷电会以直击雷的方式击中输电线路或基础设施造成输电线路反击,因此应在满足系统运行需求的前提下,尽量降低输电线路的冲击接地电阻。而在雷雨多发的山区,在避开落雷密度较大区域的同时,应通过安装避雷线提高输电线路的绝缘性能以减小被雷电绕击引发故障的概率。

  3.2避雷保护系统设计

  避雷线的主要作用是将因雷击放电产生的强电流引入地下,避免线路发生闪络和击穿绝缘子。为了保护输电线路免遭雷击,220~750kV线路应全线架设双避雷线。110kV线路可沿全线架设避雷线,在山区和强雷区应架设双避雷线。在中低压输电线路,在雷击事件发生概率较大的区间配备避雷线。同时,还需要在线塔顶部以及变电设施等处设置避雷针,将雷电过电流引向接地装置,泄放大地。对于雷害高发区,地闪密度较大,雷害情况严重等地区的高压架空输电线路还可采用单独设计引雷塔进行防雷,引雷塔塔头上的可控避雷针高出被保护物的突出地位,形成负保护角,将雷云放电通道引向自身,然后通过引下线和接地装置将雷电流泄入大地,引雷塔防雷效果好且保护范围大。

  3.3强化防雷装置和避雷线以及接地网的分流作用

  防雷系统主要依靠分流雷电流保障输电线路的正常运行,而避雷线与避雷器能够在泄放雷电流大小,取决于系统接地电阻的大小,接地电阻越小,防雷性能越好。对于山地土壤电阻较高区域一般可将具有优良导电性能的降阻剂敷设于接地网络周边,改善接地网络的引流效果。[3]对于杆塔接地装置,可根据土壤电阻率将接地装置加大一级使用或采用新型的石墨接地材料代替常规圆钢接地,以降低接地电阻保证接地装置可靠性。

  3.4降低雷击所引发的故障的影响

  雷击输电线路造成大面积停电的后果很严重,为了降低雷击失压的可能性在环境条件不允许采用降低接地电阻的技术方法时,可在线路下架设耦合地线代替,利用其起到分流作用。其次在设计输电线路的二次回路时,根据防雷需要设置继电保护装置,在系统因感应过电压瞬时性故障等引发继电保护装置误动时,能够准确识别故障原因并自动重合闸,避免因雷击导致长时间断电。

  结束语

  在我国社会经济高度发展的今天,我国对于电能的需求量也在不断提升,这就对输电线路运行的稳定性和安全性提出了更高的要求。在输电线路的各类影响因素中,雷击灾害对于线路造成的损伤是十分严重的,甚至有可能引起较大规模安全事故。所以电力企业应不断加强对输电线路的防雷安全设计,通过采取具有针对性的有效措施,降低线路遭受雷击的概率。

  参考文献

  [1]代鹏逸.输电线路防雷技术的应用[J].科技风,2016(24):130.

  [2]陈焕滨.浅析防雷技术在输电线路设计中的实践应用[J].科技创新导报,2016,13(30):27-28.

  [3]吴昊.差异化防雷技术在输电线路中的应用[J].工程技术研究,2016(08):63+76.

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