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摘要:提高高压架空输电线路的安全性是电网输电环节的重要工作。由于电网输出线路长,分布范围广泛等特点,导致高压输电线路经常遭受雷击,电路跳闸停电的现象十分常见,对高压输电线路的安全性造成了严重影响,对输电线路采取有效的防雷措施十分重要。本文主要就架设高压输电线路的防雷措施进行探讨分析,并提出一些个人观点,以供参考。
关键词:高压架空输电线路;雷击事故;防雷技术;
前言:电力能源推动着我国经济建设的发展,是人们生产生活中的重要能源,可见保证输电线路的安全性、稳定性是十分必要的工作。我国很多地区的停电原因是由雷击事故引起的,可见对高压架空输电线路防雷措施的研究十分必要。
1高压架空输电线路遭雷击的主要原因
造成高压输电线路遭受雷击的原因有很多,主要和绝缘子有50%的放电电压、雷电电流大小以及杆塔接地阻值等有直接关系。因此,在高压输电线的设计工作中,首先要清楚高压输电线遭受雷击导致跳闸的主要原因,然后才能针对原因选择合理的防雷措施。要想保护高压输电线的安全,一定要掌握雷击活动的主要规律,清楚导致雷击的主要原因,才能更好的保护高压输电线的稳定和安全。
(1)地形比较复杂、风口以及山谷等地是雷击的主要发生场所。这些比较特殊的环境大幅度增加了雷击频率,在每个雷电日雷云和地面之间的雷击概率可以达到每平方公里0.015次。
(2)一般在绝缘能力不强的耐张杆上容易发生雷击,虽然目前的技术水平使直线杆塔上的绝缘配置有所提高,却没有把耐张杆的绝缘配置予以提高,进而导致耐张杆要承受比从前更大的负荷,使耐张杆的绝缘薄弱点产生。
(3)雷击经常出现在高山上或者是土壤电阻率比较高的地方。当接地电阻长时间深埋地下会被腐蚀,使导体的绝缘面积有效减少,分散雷电流的能力就会有所下降,严重时会导致地面断裂。质量不合格的接地电阻还容易引发绝缘闪络,接地电阻的变化和雷击跳闸的次数是成正比的。
(4)雷击也经常发生在避雷线保护角的大杆塔上,避雷线的保护范围一般是指以避雷线和外侧导线连线与垂直线之间的夹角就是保护角,它的主要功能是避免输电线不被雷电击中,保护角的大小和保护能力是成反比的。但是在实际运用中,它的保护作用被逐渐弱化,不仅没有很好的保护绝缘子串,还可能导致雷电对输电线的绕击状况发生。
2高压输电线路防雷措施
2.1架设避雷线
在高压或者超高压的输电线路中,避雷线是最基础的防雷设施,其主作用是避免雷直击输电线。避雷线的主要作用是可以分担一部分雷电流,使流入杆塔的电流有效减少,起到降低塔顶电位的作用;利用导线之间的耦合作用降低绝缘线路上的电压;利用对导线的屏蔽作用可以使输电线的感应过电压有效降低。输电线路的电压越高,在整体线路的造价中避雷线所占比例就越小,如果是220kV的输电线路中,全线都要架设避雷线。
2.2降低杆塔接地电阻
在防雷措施中,比较直接有效的一种就是降低杆塔的接地电阻。塔顶电位的高低很大程度上决定于接地电阻值的大小,如果杆塔的接地电阻过于大,那么雷击时很容易造成塔顶电位上升,导致线路反击的状况。如果接地电阻的阻值合理,并且在雷电刚好击中塔顶或者避雷线时,接地电阻就会把很强的雷电流导入大地,进而保证了输电线路的安全。根据国家电网公司的管理标准,杆塔的接地电阻只有不超过100Ω时,雷击跳闸率才不会超过管理标准。如果超过100Ω,就应该通过技术改造降低接地电阻。因为杆塔附近土壤电阻率与杆塔接地电阻是成正比的,所以当杆塔附近土壤的电阻率很高时,要通过使用降阻剂、换土、埋设足够长的接地体等方法降低杆塔附近土壤的电阻率。同时确保硅杆上避雷线以及接地装置的正常导通功能,对新建输电线路硅杆的导通性能要严格测试,内阻不合格的绝对不能使用。
2.3架设藕合地线
如果降低杆塔接地电阻的工作十分困难,可以采取在输电线下方架设地线的方法,使绝缘子串上的电压有效降低,而且耦合地线还可以起到一定的分散雷电流作用。经过很多实践证明,耦合地线能使雷击跳闸率显著降低。
2.4使用不平衡绝缘手段
在目前所建的高压架空或超高压架空输电线路中,使用双回路线路的情况越来越多,对于这类同杆输电线路来说,普通的防雷技术措施已经无法满足其防雷需求,这种情况下完没可以使用不平衡绝缘手段,这种方法能够让双回路线路在遭受雷击后引起的跳闸现象明显减少,进而实现输电线路的稳定持续供电。该方法的使用原则是让双回路线路中的绝缘子串片数各不相同,这样一来在遭受雷击后,串片数较少的回路优先闪络,闪络之后导线可以看作地线,从侧面提高了另一回路导线的耦合作用,让另一回路的抗雷率得到明显提高,可以保证始终有一个回路在进行供电。
2.5加装线路避雷器
在一些雷电活动很频繁的地区,对于一些经过多次改造仍然不能达标的接地电阻杆段,就可以在线路上加装避雷器。当杆塔和导线之间的电位差高于避雷器的动作电压时,避雷器就能发挥其分流作用。这时有小部分雷电流经过杆塔或接地线流入大地,大部分电流经过避雷器流入相邻杆塔,有效提升了线路的耐雷水平。但由于装设线路避雷器的造价成本高,所以输电线路的有关单位应该科学选择安装位置,使有限的资金发挥最大效益。
2.6高杆塔加强绝缘
有些输电线路的路段特殊,需要使很高的杆塔,这也代表着杆塔的着雷机会有所增加。对于很高的杆塔可以选择增加绝缘子串的片数或者是增加塔头之间的距离等方式来提升防雷能力。由于高杆塔会导致输电线绕击率的增加,所以规定全长大于40米且装有避雷线的杆塔,塔高每增加10米,绝缘子串的片数就加一,全长超过100米的杆塔,应该根据运行经验再经过准确的计算确定片数。
2.7预放电棒和负角保护针
通过预放电棒可以让导线与地线之间的距离减少,达到增加耦合系数,减少杆塔分流,改善电压分布的目的;而预放负角保护针,即是安装在输电线路导线外侧的另一种形式的避雷针,负角保护针存在的意义在于降低临界击距。一般情况下,电棒和负角保护针是同时装置的,采用这一方法虽然效果没有其他方法明显,但由于其装配维护比较简单,造价也不是很高,因此在很多地方得到了普遍应用。
2.8接地降阻剂的运用
根据有关资料显示,在使用接地降阻剂之后,随着时间的变化电阻缓慢下降,同时由于部分降阻剂属于略偏碱性,会对接地体进行钝化保护。但是在使用较长时间之后,接地降阻剂的腐蚀作用就明显了,因此运用降阻剂之前必须考虑到其长期作用。
结束语
综上所述,要想提升高压架空输电线路的防雷性能,在输电线路的工程设计环节就应该开始重视,根据施工地的具体情况采取科学有效的防雷措施。而且一定要使防雷设施的可靠性和专业性得到保证,并且分计划进行防雷设施的检测以及维护工作。高压架空输电线的防雷工作是一项复杂又繁重的系统工程,需要根据地形地貌、土壤的电阻率和运行经验等多方面进行研究,进而高效的完成高压架空输电线的防雷工作。
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