摘 要:通過實際的運行經(jīng)驗,對輸電線路雷電原因進行了分析,分析得出影響雷害的因素是多方面的。根據(jù)雷害故障的性質以及線路運行情況,考慮現(xiàn)場地理情況,提出了一些有針對性的防雷措施。
關鍵詞:輸電線路;防雷管理;措施分析
輸電線路為電網(wǎng)的主要網(wǎng)架,其運行安全是整個電網(wǎng)安全運行的保障。目前,輸電線路故障中以雷擊跳閘為主,尤其是山區(qū)的輸電線路故障基本上都是雷擊跳閘引起的。輸電線路發(fā)生故障,單電源運行的變電站就會全站停電,直接影響到整個片區(qū)的供電。同時,電壓等級越高,線路的安全運行與雷電危害的矛盾就越突出。因此,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,保障線路安全進行,具有重大的意義。
一、輸電線路中產(chǎn)生雷害的原因
輸電線路雷擊閃電的原因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。雷擊的形成主要是大地感應電荷通過建立一個放電泄流通道來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。當雷電放電時,會產(chǎn)生較強的雷電流,能夠在空氣中形成變化較快的磁場,從而形成了電磁感應雷,這種電磁感應雷能夠感應出較大的電動勢。電磁感應雷與輸電線路之間會產(chǎn)生電磁火花,其產(chǎn)生的高電位能夠沿著輸電線路傳送到建筑物或者變電站內部,從建筑物內用電設備造成傷害。靜電感應雷為當雷電云層運動時,在輸電線路頂部的會產(chǎn)生與雷電云層電性相反的電荷,當雷電云層放電之后,雷電運行包含的電荷就轉變?yōu)樽杂梢苿拥碾姾?,這就會產(chǎn)生較高的靜電電壓,該靜電電壓的能夠達到幾十萬伏,會引發(fā)輸電線路頂端出現(xiàn)不同程度的放電現(xiàn)象,從而產(chǎn)生電火花,引發(fā)爆炸?;馂牡任:?。直接雷分為繞擊雷與反擊雷兩大類,輸電線路受到繞擊雷的危害主要為,雷電繞過輸電線路中設置的避雷線路而對輸電線路產(chǎn)生危害。該類雷電事故的發(fā)生主要與輸電線路的桿塔高度、輸電線路導線保護腳設計及輸電線路所處區(qū)域的地質、地貌等條件有著直接的關系。為了防止繞擊雷對輸電線路危害,在進行輸電線路設計時,可以設置高空雷電攔截先導,防止繞擊雷進入到接地體的繞擊區(qū)域。
實際經(jīng)驗表明:山區(qū)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(qū)的線路則以反擊為主。山區(qū)線路最有效的防雷措施是選擇良好的防雷走廊,減少避雷線保護角,加強絕緣。平原、丘陵地區(qū)的線路降低接地電阻是最有效的防雷措施。影響雷害的因素有很多,要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(xiàn)場地理情況進行綜合分析。
二、輸電線路雷擊危害
從我國輸電線路雷擊事故的情況來分析,輸電線路雷擊最為直接的危害是造成了輸電線路的跳閘,如果輸電線路所處地區(qū)的電阻率更高,地形更為復雜,輸電線路在遭受雷擊時更容易引發(fā)線路的跳閘情況。所以,雷擊時引發(fā)輸電線路穩(wěn)定運行的關鍵性的因素。
三、輸電線路防止雷擊管理措施分析
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(tǒng)的運行方式、線路電壓等級和重要程度、線路經(jīng)過地區(qū)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?shù)卦芯€路的運行經(jīng)驗,經(jīng)過技術經(jīng)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:
(一)減少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(guī)程規(guī)定滿足桿塔避雷線保護角的要求就可以,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(shù),影響電網(wǎng)安全進行。針對山區(qū)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。
(二)搭設輸電線路避雷線。輸電線路避雷線是現(xiàn)階段預防輸電線路雷擊的主要措施手段,避雷線能夠起到分流、屏蔽及耦合等多方面的作用。輸電線路的分流作用為減少雷擊電,使輸電線路桿塔塔頂?shù)碾娢唤档?,這在很大程度上能夠降低雷擊對整個輸電線路的破壞作用。輸電線路的耦合作用為通過輸電線路內設置的耦合導線來實現(xiàn)輸電線路所含絕緣子電壓的降低。輸電線路避雷線屏蔽的作用為實現(xiàn)輸電線路內感應電壓的降低。此外,在進行避雷線路設計的過程中,應充分的保證每根避雷線路的避雷效果,確保輸電線路內每兩個桿塔之間的避雷線路均能夠接地,同時保證每兩個避雷區(qū)間留有一定的間隙。同時在盡心超高壓或者高壓線路的避雷線設計時,常采用絕緣避雷線,以更好的使功率的消耗降低。
為了起到保護作用,避雷線應在每基鐵塔處接地。在雙避雷線的超高壓輸電線路上,正常的工作電流將在每個檔距中兩根避雷線所組成的閉合回路里感應出電流并引起功率損耗。為了減少這一損耗,同時為了把避雷線兼作通訊及繼電保護的通道,可將避雷線經(jīng)過一個小間隙對地(鐵塔)絕緣起來。雷擊時,間隙被擊穿,使避雷線接地。隨著線路電壓等級的下降,線路的絕緣水平也隨之逐級下降,避雷線的防護效果也就逐步降低,以致在很低電壓(例如 20k V 以下)時失去實用意義。因此,避雷線一般只用于輸電線路中。
(三)加強絕緣和采用不平衡絕緣方式。在雷電活動強烈地段,如大跨越高桿塔和進線段,應增加絕緣子片數(shù)。研究結果表明,在同塔雙回線路的一回線路上增加絕緣子,確實可以使雙回線路同時跳閘的概率降低,但無法完全消除同時跳閘事故。
(四)接地裝置的處理。高壓輸電線路耐雷水平隨桿塔接地電阻的增加而降低。接地裝置埋深,要求大于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降低桿塔接地電阻,還需要確保架空地線、接地引下線、地網(wǎng)相互之間的良好連接。
(五)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。然而,線路避雷器的防雷效果只對安裝點起保護作用,完全達到防雷效果需全線安裝線路避雷器,投資巨大,在線路的部分桿塔上安裝線路避雷器,如果選點不合適就達不到應有的保護效果,通常都是在遭受雷擊嚴重的部分桿塔點處裝設線路避雷器。因此,為避免在使用線路避雷器時的盲目性,必須掌握線路的運行現(xiàn)狀及重要性,加強針對性和技術經(jīng)濟比較,有針對性的安裝線路避雷器。
(六)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(shù)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。此外還應當增強對輸電線路的監(jiān)測,全面的消除輸電線路運行過程中的隱患。
四、結語
隨著市場經(jīng)濟的進一步發(fā)展,國家對于電力企業(yè)的建設發(fā)展投資將會更大,電力企業(yè)在整個市場經(jīng)濟中地位將會更高,電力輸電線路必然得到更為廣泛的建設,全面的做好電力輸電線路的運行防雷管理措施對于保證電力輸電線路運行的穩(wěn)定性將更加關鍵,這就要求技術人員在具體的工作中,針對本地區(qū)的實際情況,采取針對性的措施,保證電力輸電線路運行的穩(wěn)定性。
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作者簡介:楊振東,國網(wǎng)內蒙古東部電力有限公司興安供電公司。