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送电线路运行中的防雷措施探讨

2020-08-11季正伟

中国电气工程学报 2020年4期
关键词:送电线路防雷措施运行

摘要:随着时代发展及电力需求的提升,供电企业安全生产也越来越受重视。对送电线路来说,雷击跳闸对送电线路的可靠供电有着重要影响。因为雷电具备复杂性、突发性及随机性,供电企业应联合其他部门做好雷电探测,并做好相应的防雷措施。

关键词:送电线路;运行;防雷措施

一、雷电对送电线路破坏的原理

高压送电线路故障的最大自然因素之一是雷电。众所周知,雷电活动能产生热电效应和磁场效应强度,会产生很强的机械损伤,在高压送电线路暴露的荒野特别容易受到电磁辐射的影响,对我们而言造成了很大危害。当前电子设备集成的电压非常高,它们被广泛应用于电力系统的运行中。高度集成的电子设备受雷电电磁脉冲是非常敏感的。当送电线路雷击过后,电磁波会超载,由于集成电路的高灵敏度性,变电站运行设备引线损坏感应敏感器件,这就会使电源监控系统保护设备产生跳闸,送电设备就会造成错误操作。对现在变电站送电网络产生巨大破坏。送电线路被雷击也被称为大气的过压,分为直接雷击过压和雷电感应压两种类型。其原因是当放电雷电产生过压时,以放电线杆为载体,引线绝缘被击穿。通过建立雷电放电通道,异构电荷引起的电荷和地球交换引起的电荷在云中,所以它被雷电击中接地的装置还是完好的。当送电线路雷电感应电压达到400kV,绝缘电压值在35kV以下会造成很大的威胁,雷电对110kV及以上的线路绝缘并没有多大的威胁。

二、送电线路的防雷措施

送电线路形成雷害事故一般经历以下几个阶段:送电线路受雷电作用;送电线路出现闪络;送电线路由冲击闪络变成稳定的电压;线路跳闸,中断供电。对于以上四个阶段,送电线路采取防雷措施时,应守好这四道防线,即防电击、防闪络、防建弧、防停电。

2.1 正确选择绝缘配合

在送电线路中,绝缘配合要综合考虑电气设备所能承受的电压、绝缘的耐受性和保护装置的特性等,合理确定设备的绝缘水平,有效降低因为绝缘造成的事故损失,使设备的维修及造价能够保证效益最大化。选择绝缘子串片数时,应做到:有充足的破坏强度;对电气有一定的绝缘强度;能够承受过电压;在特定情况下,0-2级污秽区域中应用优质瓷质或玻璃绝缘子,3-4级应用复合绝缘子。选择塔头绝缘时,主要由大气状态及绝缘子串与空气间隙之间的放电电压。这是因为电压受空气密度和湿度的影响,放电电压会由于空气密度与湿度的增加而随之升高。在80%以上湿度时,绝缘的表面会出现闪络的现象。

2.2 搭设避雷线

避雷线的架设是送电线路最基本有效的防雷措施。避雷线主要是避免雷直接击打在导线上,同时还能:分离电流,降低杆塔流经的雷电流,来减少塔顶的电位;耦合导线,降低绝缘子电压;屏蔽导线,减轻导线感应过电压。一般而言,线路的电压越高避雷线的效果也会越好,同时避雷线的造价也会更少(通常不高于线路总造价10%)。因为规程的规定,220kV及以上的电压的送电线路要全线搭设避雷线,110kV的线路也应搭设全线的避雷线。

为了使避雷线屏蔽导线的效果得到提升,确保雷电不绕过避雷线而直击导线,应降低绕击率。避雷线应设置20°-30°的边导线保护角。220kV和330kV的双避雷线保护角应做到20°左右,而550kV和其以上的特高压、超高压线路的双避雷线应设立15°以下的保护角。

2.3 在线路上安装避雷器

应用高压送电的线路避雷器。因为避雷器的安装造成杆塔与导线之间的电位差高于避雷器电压时,避雷器就会起到分流作用,确保绝缘子不出现闪络。在雷击跳闸频繁的送电线路中进行选择性的安装避雷器。线路避雷器主要有:(1)无间隙型。避雷器直接连接导线,它延续了电站型避雷器,具备可靠的吸收冲击能量,没有放电延时、串联间隙在运行过程中的电压及操作电压不动作,避雷器处在完全不带电状态,清除电气老化的问题;串联间隙上下电极呈现垂直状态,稳定放电和极小分散性的优点。(2)带串联间隙型,导线借助空气间隙连接避雷器,在雷电流的作用下才经受工频电压作用,具备运行时间长及可靠性高等优势。通常应用带串联间隙型,因为间隙具备隔离作用,避雷器不用承受运行电压,不用考虑长期运行电压中出现的老化问题,且避雷器的故障不会影响线路正常运行。

2.4 降低杆塔的接地电阻

杆塔的接地电阻加大的原因有:(1)接地体被腐蚀,尤其是山区中的酸性土壤或风化土壤,很容易出现电化学和吸氧的腐蚀,容易被腐蚀的是接地引下线和水平接地体之间的连接点。(2)在山坡坡带因为雨水冲刷造成水土流失而使线路与大地失去接触。(3)外力的破坏,杆塔的接地体或接地引下线被盗及受外力破坏。送电线路接地电阻和耐雷水平成反比,结合杆塔土壤的电阻率真实情况,尽最大可能使杆塔接地电阻降低,这是最经济有效的提升线路耐雷水平的措施。

具体措施为:首先,重新测试线路测试中不合格的杆塔接地电阻,并对土壤中的电阻率进行测试。其次,开挖检查不合格的杆塔放射线,重现敷设并焊接杆塔接地线。然后,焊接已烂断或没有接地引线的杆塔装置,并重新测试接地电阻,重新敷设不符合规定的杆塔。最后,对敷设接地电阻不合格杆塔应用降阻模块实行改造。

2.5 加强监测工作

应用雷电定位系统,能够在送电线路受到雷击过程中更好的确定故障地地点,来帮助工作人员及时的解决维修问题,同时减低工作强度及时间。及时恢复供电确保了送电线路的正常运行。同时为分析雷电事故、雷电规律及特点等提供了准确的数据。为送电线路的防雷措施实施奠定良好开端及保证。

三、结束语

雷电现象会产生严重的热磁效应和强机械的破坏力,被广泛应用于电力调度系统的高度集成化电子设备遭受雷击后,由于电子设备具有非常敏感的反应会产生电磁波的超负荷力。介电强度降低与感应电子设备被破坏,就会使得传输设备保护系统强制传输设备跳闸。自然原因已成为导致送电线路故障的主要因素,所以在传输线带保护技术和策略具有重要的现实意义。虽然实施后接地電阻下降明显,防雷效果显著,但是,部分杆塔处于岩石地段,接地体改造施工困难,对此,下一步需优化防雷方案,从增加新型防雷设备及手段,进行进一步研究,从而进一步提高输电线路线路的运行可靠性。

参考文献:

[1]崔征.北京地区送电线路防雷技术探讨[D].北京:北京大学,2013.

[2]魏飞翔,马骁旭,王国胜.三峡地区送电线路防雷措施探讨[J].广东电力,2014,01:61-67.

[3]阮羚,谷山强,李晓岚,等.鄂西三峡地区220kV线路防雷技术与策略[J].高电压技术,2012,01:157-166.

[4]崔征.北京地区送电线路防雷技术探讨[D].北京:北京大学,2013.

[5]魏飞翔,马骁旭,王国胜.三峡地区送电线路防雷措施探讨[J].广东电力,2014,01:61-67.

[6]阮羚,谷山强,李晓岚,等.鄂西三峡地区220kV线路防雷技术与策略[J].高电压技术,2012,01:157-166.

作者介绍:

季正伟(1980.08.18),性别:男;籍贯:山东省博兴县;民族:汉;学历:本科、学士;职称:工程师;职务:供配电设计;研究方向:供配电、发输电。

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