輸電線路防雷技術措施
隨著經濟的發展,對輸電線路供電可靠性的要求越來越高。同時伴隨著電網的發展,雷擊輸電線路引起的跳閘、停電事故絕對值也日益增多。據電網故障分類統計表明,在我國跳閘率較高的地區,高壓線路運行的總跳閘次數中,由于雷擊原因的事故次數約占(50~70)%。尤其是在多雷、土壤電阻率高、地形復雜的山區,雷擊輸電線路引起的事故率更高,帶來巨大的損失。要保障線路安全運行;應對雷害原因進行有效的分析,確定雷擊性質,并采取相應有效的防雷措施。
1雷害原因分析
輸電線路雷擊閃電是由雷云放電造成的過電壓通過線路桿塔建立放電通道,導致線路絕緣擊穿,這種過電壓也稱為大氣過電壓,可分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓。雷擊主要是通過建立一個放電泄流通道,從而使大地感應電荷中和雷云中的異種電荷,因此雷擊和接地裝置的完好性有直接的關系。
輸電線路感應雷過電壓最大可達到400kV左右,它對35KV及以下線路絕緣威脅很大,但對于110kV及以上線路絕緣威脅很小,110kV及以上輸電線路雷擊故障多由直擊雷引起,并且同接地裝置的完好性有直接的關系。直擊雷又分為反擊和繞擊,都嚴重危害線路安全運行。在采取各種防雷措施之前,應該對雷擊性質進行有效分析,準確分析每次線路故障的閃絡類型,采用針對性強的防雷措施,才能達到很好的防雷效果。
反擊雷過電壓是雷擊桿頂和避雷線出現的雷過電壓,主要與絕緣強度和桿塔接地電阻有關,一般發生在絕緣弱相,無固定閃絡相別,所以對于反擊雷過電壓應采取降低桿塔接地電阻,加強絕緣,提高耐雷水平。繞擊雷過電壓是雷電繞過避雷線直接擊中導線而出現的雷過電壓,主要與雷電流幅值,線路防雷保護方式,桿塔高度,特殊地形有關,主要發生在兩邊相。目前對繞擊雷過電壓采取的主要措施是減少避雷線保護角,安裝避雷器等。
實際運行經驗表明:山區線路由于地形因素的影響和有效高度的增加,繞擊率較高;平原,丘陵地區的線路則以反擊為主。山區線路選擇良好的防雷走廊,減小避雷線保護角,加強絕緣是最有效的防雷措施。對于平原,丘陵地區的線路降低按地電阻是最有效的防雷措施。
影響雷害的因素有很多,通過對輸電線路雷擊故障分析,準確判斷雷害故障的性質,必須掌握線路的運行狀況,結合現場地理情況進行綜合分析。
2防雷措施
輸電線路防雷設計的目的是提高線路的防雷性能,降低線路的雷擊跳閘率。在確定線路防雷的方式時,應綜合考慮系統的運行方式、線路電壓等級和重要程度、線路經過地區雷電活動的強弱、地形地貌特點、土壤電阻率等自然條件,并參考當地原有線路的運行經驗,經過技術經濟比較,采取合理的保護措施。除架設避雷線措施之外,還應注意做好以下幾項措施。
2.1接地裝置的處理
(1)高壓輸電線路耐雷水平隨桿塔接地電阻的增加而降低。電壓等級越高,降低桿塔接地電阻的作用將變得更加重要。對土壤電阻率較高地區,應選擇更換接地網形式和置換土壤的方法,達到降阻。在雷擊多發區域,主網線路桿塔接地電阻應保證小于10Ω,山區也應小于15Ω。在雷雨季節前,對雷擊多發區域線路應按規程要求的方法,進行桿塔接地電阻測量。
(2)接地裝置埋深,要求大干0.6m,采用增大截面的接地引下線,引下線(熱鍍鋅)表面要進行防腐處理。嚴格按照規程執行接地裝置的開挖檢查制度。重點檢查接地裝置的埋深、接頭和截面的測量,對不合格的及時進行處理。
(3)降低桿塔接地電阻,還需要確保架空地線、接地引下線、地網相互之間的良好連接。
2.2減小外邊相避雷線的保護角或者采用負角保護
在以往進行防雷設計時,只要求遵照規程規定滿足桿塔避雷線保護角的要求就行了,忽略了山坡對防雷保護角的影響,則造成了桿塔防雷保護角不能滿足防雷設計的實際要求,增加了線路閃絡次數,影響了電網安全運行。針對山區運行線路容易受繞擊的情況,建議采用有效屏蔽角公式計算校驗桿塔有效保護角,以便設計時針對保護角偏大情況采取相應措施減少雷電繞擊概率。
2.3加強絕緣和采用不平衡絕緣方式
在雷電活動強烈地段、大跨越高桿塔及進線段,應增加絕緣子片數。因為這些地方落雷機會較多,塔頂電位高,感應過電壓大,受繞擊的概率也較大,通過適當增加絕緣子片數,增大導線和避雷線間的距離,達到加強絕緣的目的。規程規定:全高超過40m的有地線桿塔,每增高10m應增加一片絕緣子。隨著同桿塔架設雙回線路的不斷出現,當普通的防雷措施不能滿足要求時,采用不平衡絕緣方式可避免雙回線路在遭受雷擊時同時跳閘。其原理是兩回路的絕緣子片數不同,遇到雷擊情況時,絕緣子片數少的一回路先閃絡,閃絡后的導線相當于避雷線,增加了對另一回路導線的耦合作用,提高了另一回路的耐雷水平,使之不發生閃絡,保持連續供電。
2.4安裝避雷器
避雷線的架設在一定程度上降低了導線上的感應過電壓,但不是完全消除,這就要求安裝避雷器來將雷電流泄放到大地,從而限制過電壓,保障輸電線路及設備的安全。未沿全線架設避雷線的35kV~110kV架空輸電線路,應在變電所1km~2km的進線段架設避雷線。此外,發電廠、變電所的35kV及以上電纜進線段,在電纜與架空線的連接處應裝設閥型避雷器,連接電纜段的1km架空線路應架設避雷線。
2.5裝設自動重合閘裝置
由于線路絕緣具有自恢復性能,大多數雷擊造成的閃絡事故在線路跳閘后能夠自行消除。因此,安裝自動重合閘裝置對于降低線路的雷擊事故率具有較好的效果。據統計,我國110kV及以上的高壓線路重合閘成功率達75%~95%,35kV及以下的線路成功率約為50%~80%。因此,各級電壓等級的線路均應盡量安裝自動重合閘裝置。
2.6加強雷電監測,消除設備隱患
雷擊閃絡中單相閃絡機會最多,閃絡地點也是一基桿塔比較多見,但有時也有連續幾基同時閃絡,或相隔幾基閃絡的。所以,故障巡查時,不能只查到一個故障點就結束故障巡視,而應把全區段查完。對110kV及以上輸電線路可以應用雷電定位系統,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,為做好防雷工作提供保證。
3結語
雷電活動是一種復雜的大自然現象,目前沒有哪種防雷措施能夠起到絕對防雷作用,即使比較成熟的防雷措施,也只能是相對降低雷害概率,減少線路雷擊跳閘次數。為大幅度降低或消除雷害事故,必須在實踐中探索,不斷積累運行經驗,完善輸電線路的防雷措施,采取更有效的防雷措施。
篇2:輸電線路防雷技術措施
隨著國民經濟的發展與電力需求的不斷增長,電力生產的安全運行問題也越來越突出。對于輸電線路來講,雷擊跳閘一直是影響高壓輸電線路供電可靠性的重要因素。由于大氣雷電活動的隨機性和復雜性,目前世界上對輸電線路雷害的認識研究還有諸多未知的成分。進行高壓輸電線路設計時要全面考慮,綜合分析每一條線路的具體情況,通過安全、經濟、質量比較,選取有針對性的防雷設計技術措施,以達到提高供電可靠性的目的。
一防雷的原則
線路防雷保護首先在于抓好基礎工作,目前國內外在雷電防護手段上并沒有出現根本的變化,很大程度上要依賴傳統的技術措施,只要運用得好,仍然是可以信賴的。對已投運的線路,應結合地區的地貌、地形、地質以及土壤狀況與接地電阻的合理水平給出正確的評價,找出可能存在薄弱環節或缺陷,因地制宜地采取措施。
二雷擊跳閘分析
高壓輸電線路遭受雷擊的事故主要與四個因素有關:線路絕緣子的50%放電電壓;有無架空地線;雷電流強度;桿塔的接地電阻。高壓輸電線路各種防雷措施都有其針對性,因此,在進行高壓輸電線路設計時,我們選擇防雷方式首先要明確高壓輸電線路遭雷擊跳閘原因。
2.1高壓輸電線路繞擊成因分析
根據高壓輸電線路的運行經驗、現場實測和模擬試驗均證明,雷電繞擊率與避雷線對邊導線的保護角、桿塔高度以及高壓輸電線路經過的地形、地貌和地質條件有關。對山區的桿塔,我們的計算公式是:?
山區高壓輸電線路的繞擊率約為平地高壓輸電線路的3倍。山區設計輸電線路時不可避免會出現大跨越、大高差檔距,這是線路耐雷水平的薄弱環節;一些地區雷電活動相對強烈,使某一區段的線路較其它線路更容易遭受雷擊。
2.2高壓輸電線路反擊成因分析
雷擊桿、塔頂部或避雷線時,雷電電流流過塔體和接地體,使桿塔電位升高,同時在相導線上產生感應過電壓。如果升高塔體電位和相導線感應過電壓合成的電位差超過高壓輸電線路絕緣閃絡電壓值,即Uj>U50%時,導線與桿塔之間就會發生閃絡,這種閃絡就是反擊閃絡。我們知道,
由以上公式可以看出,降低桿塔接地電阻Rch、提高耦合系數k、減小分流系數β、加強高壓輸電線路絕緣都可以提高高壓輸電線路的耐雷水平。在實際設計中,我們著重考慮降低桿塔接地電阻Rch和提高耦合系數k的方法作為提高線路耐雷水平的主要手段。
三高壓輸電線路防雷措施
清楚了輸電線路雷擊跳閘的發生原因,我們就可以有針對性的對設計中輸電線路經過的不同地段,不同地理位置的桿塔采取相應的防雷措施。
3.1加強高壓輸電線路的絕緣水平。高壓輸電線路的絕緣水平與耐雷水平成正比,加強零值絕緣子的檢測,保證高壓輸電線路有足夠的絕緣強度是提高線路耐雷水平的重要因素。我們在設計高壓線路時充分比較各種絕緣子的性能,分析其特性,認為玻璃絕緣子有較好的耐電弧和不易老化的優點,并且絕緣子本身具有自潔性能良好和零值自爆的特點。特別是玻璃是熔融體,質地均勻,燒傷后的新表面仍是光滑的玻璃體,仍具有足夠的絕緣性能,所以設計中我們多考慮采用玻璃絕緣子。
3.2降低桿塔的接地電阻。高壓輸電線路的接地電阻與耐雷水平成反比,根據各基桿塔的土壤電阻率的情況,盡可能地降低桿塔的接地電阻,這是提高高壓輸電線路耐雷水平的基礎,是最經濟、有效的手段。對于土壤電阻率較高的疑難地區的線路,則應跳出原有設計參數的框框,特別是要強化降阻手段的應用,如增加埋設深度,延長接地極的使用,就近增加垂直接地極的運用,使用降阻劑等。
3.3根據規程規定:在雷電活動強烈的地區和經常發生雷擊故障的桿塔和地段,可以增設耦合地線。由于耦合地線可以使避雷線和導線之間的耦合系數增大,并使流經桿塔的雷電流向兩側分流,從而提高高壓輸電線路的耐雷水平。
3.4適當運用高壓輸電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導線電位差超過避雷器的動作電壓時,避雷器就加入分流,保證絕緣子不發生閃絡。根據實際運行經驗,在雷擊跳閘較頻繁的高壓輸電線路上選擇性安裝避雷器可達到很好的避雷效果。目前我公司在35kV輸電線路中根據運行經驗,在無避雷線的特定地段安裝了一定數量的高壓輸電線路避雷器,運行反映較好,但由于裝設避雷器投資較大,我們只能根據特殊情況少量使用。
四其它方面
我們在進行輸電線路設計時還應注意以下幾點:
4.1在選擇高壓輸電線路路徑時,應盡量避開雷電多發區或對防雷不利的地方;對于易受雷擊的桿塔接地,要盡量降低接地電阻。
4.2在選擇避雷方式時也要充分考慮本地區的防雷經驗及特點,選用合適的避雷方法;
4.3對于雷擊多發區也應當減少大檔距段的設計和在規程允許的范圍內降低塔高。
4.4加強高壓輸電線路的驗收。對于新投產的高壓輸電線路,做好高壓輸電線路的驗收工作,抽查接地體的埋深是否符合規程的要求,射線長度是否達到設計的長度,接地體與接地引下線是否有可靠的電氣連接,這些都是保證桿塔可靠防雷基礎。
4.5對已投運的線路,生產單位要加大對老舊線路的投資和改造力度,對運行中發現問題較多的線路、雷擊頻發區段,要集中人力、資金,盡快進行改造。
五結束語
在總結了輸電線路防雷工作存在的問題和如何運用好常規防雷技術措施的基礎上,我們認為雷電活動是小概率事件,隨機性強,要做好輸電線路的防雷工作,就必須抓住其關鍵點。綜上所述,為防止和減少雷害故障,設計中我們要全面考慮高壓輸電線路經過地區雷電活動強弱程度、地形地貌特點和土壤電阻率的高低等情況,還要結合原有高壓輸電線路運行經驗以及系統運行方式等,通過比較選取合理的防雷設計,提高高壓輸電線路的耐雷水平。雷電活動是一個復雜的自然現象,需要電力系統內各個部門的通力合作,才能盡量減少雷害的發生,將雷害帶來的損失降低到最低限度。