輸電線路安全對電力網絡正常運行影響很大,當前大部分輸電線路都在空曠地方分布,運行期間極易出現雷擊故障,讓電力設備發生危害。如在雷擊影響下出現火災事故,將對電力網絡正常供電帶來不利影響,并嚴重威脅著人們生命財產安全,如何加強輸電線路防雷工作是我們需要重視與盡快解決的問題。
1 輸電線路雷擊危害
常見雷電形式包括直擊雷、感應雷和球形雷等,其中前面兩種對輸電線路運行影響很大。對直擊雷來說,會引起電氣設備短路、損壞等安全事故,不利于周圍電力網絡的供配電順利進行。感應雷帶來的損壞和直擊雷關系比較緊密,雷雨云放電和靜電感應將產生電磁感應,輸電線路、電力設備周圍區域被雷電擊中以后,將造成周圍區域磁場變化非常大,輸電線路將產生感應電荷,形成感應電壓,線路內部發生感應電流[1]。只要感應電壓比電力設備耐壓值還大,則容易擊穿輸電線路上相關器件,讓其出現短路、斷路等故障。
2 輸電線路防雷技術
2.1 減小桿塔接地電阻
對雷電活動頻繁、土壤電阻率較高的地區,應該安裝避雷器,能夠避免絕緣子出現閃絡現象,并設置線路防雷用金屬氧化物避雷器,能夠避免雷直擊導線,或者是雷擊對塔頂、避雷線造成破壞,讓絕緣子發生沖擊閃絡問題,有效解決線路雷擊跳閘問題。對此要將資金最大限度利用起來,實現效益的增長,要按照運行經驗,選擇最恰當的線路防雷用避雷線安裝位置[2]。針對部分易擊區選擇雙避雷線,這種方法也更為有效和經濟,讓避雷線保護角被縮短,加強對雷擊跳閘事故的防范。避雷線要在每個基桿塔處接地,通過對接地電阻的減小,一般能夠讓線路耐雷水平得到提升,避免出現反擊。接地電阻影響因素較多,其中最為關鍵的是土壤電阻率 ρ,因此其值要為雷雨中最大值,其計算公式如下。
ρ = ρo×φ(1)
其中: ρo 表示雷季中無雨水條件下土壤電阻率,φ 表示土壤干燥程度的季節系數,其值通常為1.3。如果某地區土壤電阻率不高,則要選擇桿塔自然接地電阻,而若是電阻率較高,降低接地電阻存在困難的情況下,要選擇多根放射性接地體,并采取降阻濟讓接地電阻減小。雷季干燥的條件下,避雷線的線路每基桿塔工頻接地電阻相關數值如表 1 所示。
2.2 架設耦合地線
對雷擊活動頻繁的地區,或者是容易出現雷擊故障的塔桿與地段,或者是減小電阻存在一定難度的地段,需要將一條架空線設置在的導線之下,即耦合地線,讓避雷線和導線之間的耦合得到加強。這樣能夠減小線路絕緣子鏈上過電壓,讓雷電流分流作用更好發揮出來,通過實驗證明通過增加耦合線,能夠讓線路跳閘率減少約二分之一。這樣避雷線與導線間的耦合系數才會得到提升,讓雷擊電流從桿塔兩側分流,實現輸電線路耐雷水平的提升。
2.3 加強線路絕緣
輸電線路在跨越大江或者是跳躍兩座山丘等特殊地段中,需要設置特殊的高桿塔,其落雷幾率很大,等值電感較大,塔頂電位和繞擊率較高,從而極大提升了線路雷擊跳閘率。要想減少雷擊跳閘率,要將絕緣子片數安裝在高桿塔上,提升大跨越檔距地線,即讓導線間距離變大,這樣線路絕緣將得到加強[3]。特高桿塔若是在 40 m 以上,高度每提升 10 m,需要設置一片絕緣子,全國超過 100 m 桿塔,絕緣子數一般采取專門的方法進行計算,并確定為中性點經消弧線圈接地方法。而在雷電活動頻繁、接地電阻降低難度大的地方,100 kV 電網要把中性點直接接地轉變成經消弧線圈接地,如此大部分單相雷閃接地故障能夠自動消除。對于二相、三相落雷來說,因為先對地閃絡一相為一條避雷線,會讓耦合作用變得更加明顯,減小了沒有閃絡相的絕緣子鏈上的電壓,讓其擁有更強的耐雷水平。35 kV 電網中性一般為絕緣的,很多時候要利用消弧線圈接地,讓防雷性能得到提升。
2.4 裝設自動重合閘
因為雷擊閃絡后絕緣性能一般情況下可以在跳閘后逐步恢復,通過對自動重合閘的安裝,在減少線路雷擊事故上效果比較明顯。當前國內超過 100 kV 的高壓線路重合閘成功率為 75%~95%,35 kV 以下線路一般在 50%~80% 之間,隨意各級電壓線路需要將自動重合閘裝置設置好。
2.5 線路交叉部分防雷保護
線路交叉容易產生較弱空氣間絕緣,雷擊后讓絕緣弱點出現閃絡,兩條交叉線路也將一起跳閘,這樣會引起電力系統繼電保護非選擇性動作,增加系統事故幾率。若非不一樣壓力等級架空線路相互交叉出現閃絡,會為較低電壓等級網絡電氣設備造成損壞。尤其是當高壓線路為通信線路帶來閃絡現象以后,將引起人身事故,破壞性加強,需要對線路交叉點做好防雷保護措施[4]。
對此交叉要和桿塔保持較近的距離,交叉檔兩端上下方線路的基桿塔要設置人工接地,電阻值必須與表 1 要求相符。如果存在木質絕緣,要將管型避雷器和保護間隙設置好,交叉點和桿塔的距離要在 40 m 以內,對最近桿塔做好保護措施,交叉距離達到表 2 規定要求后,交叉檔則不能采取保護措施。
3 輸電線路維護措施
要想讓輸電線路更加安全與穩定,電力企業需要提高重視程度,在日常管理中做好輸電線路維護工作。在架設輸電線路之前,施工單位應該深入考察輸電線路敷設區域地形、氣候等情況,在設計過程中與臨江側山坡、向陽坡和容易被雷擊的區域避開。特別是針對山地區域,接電線埋設一般較為復雜,施工單位需要提前將線路架設準備工作做到位。
針對已經投入運行的輸電線路,應該大力開展防雷研究工作,全面統計分析輸電線路運行情況,確定雷擊多發的時間與地點,重點做好維護工作。對輸電線路維護工作來說,不能只停留在規章制度上,應該從線路實際運行狀況出發,將線路檢修維護工作做到位,針對雷擊事故多發區域應該提升巡視次數,及時對線路周邊樹枝等障礙物予以清理,將輸電裝置絕緣性檢測工作做好。一些輸電裝置運行期間因為各種因素的存在,將引起絕緣不良等情況,所以要通過提升避雷針虛擬高度,讓雷擊擊落于避雷針上,從而解決了以往避雷針出現的“側擊”問題。
4 結語
總之,雷擊有著分散性、隨機性等特點,無法對雷擊點和雷電參數進行有效控制,雷擊線路跳閘事故分析難度較大,對此記憶引發各種雷擊事故,讓電網運行安全性與穩定性受到不利影響。對此要加強對輸電線路的防雷設計,全面掌握地區地理、氣象等狀況,通過深入的調查與分析,清楚輸電線路運行情況,將防雷措施做到位,加強后期維護管理,為電網安全穩定運行創造更加有利的條件。
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原文標題:淺析輸電線路防雷技術與維護措施
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