(1、广西大学电气工程学院广西南宁530000;2.广西电网有限责任公司南宁供电局广西南宁530000)
摘要:随着经济和电力行业的快速发展,雷电对于输电线路的影响主要有两个方面:首先如果杆塔受到雷击,自身就会存在电流,电线和杆塔中的输电设备就会受到影响,甚至会引发电线燃烧,设备爆炸的严重问题。过强的电流也会影响设备的修复功能,而解决措施是要更换线路设备,不仅维修难度大,而且还会造成很高的维修成本。其次,输电线路受到雷电的影响,会发生过电压的情况,线路和设备难以承受过高电压,绝缘性能受到损害,继电保护器就会发生跳闸,一方面会造成大范围停电,造成巨大的经济损失,另一方面对于人身安全也会产生很大的危害。所以,对于输电线路的防雷工作一定要提高重视,确保电力系统输电的安全和稳定。
关键词:输电线路;防雷接地;质量控制;对策
引言
随着人们生活水平的提高,供电需求不断上涨,电力系统运行面临诸多的挑战。架空输电线路作为电能传输的重要部分,对电力企业供电质量与服务水平有着重要作用。作为电力供应最长使用的一种输电方式,长期暴露在室外环境下,特别容易受到气候条件、自然因素的影响,造成雷击或跳闸现象。本文主要对架空输电线路防雷与接地设计进行探讨,提出合理的设计措施,希望能够提高电力系统的运行水平,为人们提供更加安全可靠的用电条件。
1输电线路雷击跳闸的分类
(1)绕击跳闸。所谓的绕击跳闸,顾名思义是雷电没有直接击中导线,而是绕过了一定地形地势后,再击打在导线或者防雷设备上。一般绕击跳闸事件多发生于110KV,220KV的输电线路中。因为110KV和220KV能够承受雷电的能力比较强,一般绕击跳闸对输电线路伤害不大。一般绕击跳闸的输电线路设有架空防雷线,同时容易被雷电击中的导线分布在中上相和边相中。(2)反击跳闸。反击跳闸对输电系统的伤害比较严重,反击跳闸多发于35KV-220KV的输电系统中,出现反击跳闸时,雷击点附近具有较大的雷电流域值,一般发生故障的位置,接地电阻多半较大或者不符合设计要求。当绕击跳闸发生在35KV输电系统中,容易导致输电线路出现不可逆的损毁。(3)感应跳闸。感应跳闸时,雷电并没有直接击中导线或者塔杆,而是因为雷电产生的强大电磁感应导致导线中出现感应电流,一般感应跳闸发生在35KV的输电系统中,对输电系统危害性也较大。一般发生感应跳闸的故障点并没有架设架空避雷线,位于上方或者两侧的导线容易出现感应跳闸.
2输电线路引发雷电的影响因素
2.1自然环境的影响
为了保证电力供应,输电线路会经过很多山区,而且山区地带往往降水丰富,雷雨天气较多,输电线路受到雷电影响的几率也就随之增加。目前输电线路在山区发生雷击的现象比较频繁,所以再设计中一定要重视自然环境对于输电线路的影响,尤其是山区雷雨天气较多的地区。
2.2线路设计因素
线路设计是输电线路得以正常运行的首要条件,选择最佳的线路路径不仅可以提高电力传输效率,还能降低安全故障的发生。线路路径充分论证了导线、地线、绝缘、防雷设计等各方面的正确性,合理选择塔杆及基础形式,确保各种电气设备之间的有效距离,加强通信保护设计是促进架空输电线路安全有效运行的关键所在。随着电网建设的不断完善,线路设计逐渐呈现时间紧、工作量大的状态,由于线路通过的地理地形和土壤结构比较复杂,给线路设计工作带来很大影响。由于电力工作人员没有结合现场情况对塔杆接地合理设计,就会影响架空输电线路对雷击的耐受性,从而产生跳闸故障。
2.3土壤电阻率的原因
输电线路的杆塔数量很多,而杆塔都是与土壤直接连接,因此杆塔很容易受到接地电阻的影响。在很多地址条件比较复杂的地区,例如高山和岩石密布的地区,雷击现象受到土壤的电阻率影响很大。如果杆塔发生雷击,加之土壤电阻率过小,很容易产生反射问题,从而进一步提高了输电线路受到雷击的几率。
3输电线路防雷措施质量控制措施
3.1适应改变避雷线与导线的夹角
在实际应用中,根据不同的雷击类型,适当调整避雷线与导线之间的夹角,能够加大避雷线对导向形成的保护范围。可以通过减小夹角甚至采用负保护角的方式来增加避雷线的保护范围,不过是否采用负保护角的方式应该根据当地的实际情况来进行,一般可以采用标准保护角。通过采用负保护角的方式,能够延长上方避雷线的横担范围,让导线完全笼罩在避雷线的横担保护范围之内,对侧击和绕击这两种雷击方式,都起到一定的保护作用。
3.2输电路径的合理选择
由于自然因素的影响,自然界中存在很多雷击高发地区,例如自然界中的雷暴走廊、山区中的潮湿盆地,包括沼泽湖泊等地区。这些地区都是雷击的高发地区,所以在输电线路设计中,输电路径的选择要尽量避开这些地区,最大程度的降低输电线路遭受雷击的几率。除此之外,土壤电阻率也会影响输电线路发生雷击的几率,尤其是土壤电阻率低的地区,例如地质断层地带、山坡稻田交界位置、岩石与土壤交界位置等地区的土壤电阻率很低,在这些地区的输电线路很容易受到雷电的影响。因此在输电线路路径设计和选择时,这些地区也要进行考察,尽量绕开土壤电阻率低的地区。
3.3做好塔杆的接地设计
塔杆作为架空输电线路的支撑条件,自身所具备的接地情况对线路整体防雷性能产生影响。为了降低架空输电线路受到雷击的可能性,对线路塔杆实施有效的接地设计非常重要,设计人员需要做好地形条件及气候条件的调查,分析雷电活动区域及雷击发生的频率,合理布置塔杆位置。与此同时,测量该区域土壤电阻率,确保塔杆接地设计的合理性。
3.4科学合理的安装避雷设备
输电线路的设计受到很多因素的影响,在实际建设中很难完全避免不受到雷电的影响,这就需要对输电线路进行避雷设备的安装。在安装避雷设备时,首先要按照避雷线,当前输电线路中的避雷线可以有效的防止线路受到雷电影响,在受到雷击后能够起到很好的分流作用,而且屏蔽能力出色,因此在输电线路防雷中得到了广泛的应用。输电线路通过安装避雷线,也加强了绝缘子的抗雷能力,而且由于避雷线和导线的耦合关系,杆塔的防雷能力也大幅度提高,因此防雷线对于输电线路的防雷起到了重要的作用。防雷线在设计安装时,要根据输电系统的电压情况而定,35kV及以下的输电线路不用安装避雷线,而110kV-220kV之间就需在安装避雷线,而且如果电压在220kV以上,则需要安装双避雷线,以确保输电线路的避雷性能。其次是安装负角保护针,负角保护针位置在杆塔最顶端,在受到雷击时,负角保护针承担了巨大部分的电压,减少了雷电对于杆塔的贯穿,也降低了绕击现象发生。最后是安装可控避雷针,杆塔受到雷击时,可控避雷针就会起到反射作用,针头部位就会出现强磁场效应,从而达到脉冲放电效果。对于可控避雷针的安装设计,要结合支架、接地设备等进行综合考虑。
结语
输电线路被雷电击中是无法避免的,在输电网络快速发展的同时,输电系统的防雷工作形势也变得十分严峻。因为输电线路的维修工作属于高危作业类工作,需要支出的成本费用十分高昂。为了减少在维护过程中所支出的费用,在前期做好输电系统的防雷保护工作就变得尤为必要。
参考文献:
[1]刘俊男.输电线路设计中的防雷措施研究[J].通讯世界,2015(16):98-99.
[2]殷青岩.输电线路综合防雷设计措施探讨[J].科技与企业,2013(20):365.
[3]周亮,张驰.电力输电线路防雷设计措施探析[J].低碳世界,2013(18):101-102.