基于110KV及以上高压架空输电线路防雷措施研究

来源 :安家(建筑与工程) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaozhi_1100
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  摘要:架空输电线路是用来传输电能的常见输电线路之一,其特点在于输电线路位于杆塔之上,一般由杆塔、架空地线、导线、绝缘子串、接地装置几部分组成。为保证输电安全,固定线路的材料皆采用绝缘材料,但在实践中仍无法完全避免线路故障发生。有数据表明,雷击是引发线路故障跳闸的最主要原因,占据60%以上。因此,制定相应防雷措施以降低雷击跳闸率,是避免发生线路故障,保证架空输电线路稳定运行应当考虑的首要问题,也是目前进行相关研究的主要方向。在防雷系统中,输电线路杆塔接地装置是实现降低雷击跳闸率的核心部分。接地装置被设置在杆塔中,将击中杆塔的外部雷电引向地面,进而避免发生雷击事故而损坏绝缘设备,或者对输电线路造成其他不良影响。
  关键词:110KV;架空输电线路;防雷措施;
  引言
  架空线路感应雷过电压防护一般可以从降低、限制两个方面开展相关的工作。当前在此领域的研究较多,很多学者从上述两个角度开展了具体的研究工作,但是大部分研究中主要从第二个角度设计了对应的防护策略。例如可以采用避雷器等设备,或者是强化线路绝缘等。一般需要结合具体的线路设计对应的防雷对策,以保证达到更佳的效果。从有效降低线路感应雷过电压的技术角度对供电线路上的感应电击雷发生过电压事件进行综合防护,其主要防护措施之一是在线路配套的网线和架空供电线路上同时安装"感应雷屏蔽线",即避雷线。通常用户可直接参照110kv以上联网架空避雷线路安装防雷线的保护设计方案,在其他配套联网后的架空避雷线路上直接安装架空避雷线。
  1架空输电线路中做好防雷与接地工作的必要性
  一般情况下,架空输电线路的运行处于露天环境中,故自然环境中能影响其正常工作的因素较多。在诸多因素中,雷电因素的影响最为重大,有数据显示,在架空输电线路发生的故障中,因雷击造成的跳闸占据比例约达2/3。在雷电天气中,只有具备良好的防雷电设施,才能避免线路遭受雷击而干扰电能传输甚至使传输中断,以提高电能传输质量和效率。随着架空输电线路的普遍应用,为了解决上述问题,首先,在架空输电线路的构成上,绝缘体起到了重要作用,一方面需要使用绝缘体将输电线路固定在杆塔上,另一方面绝缘体也在很大程度上保证了输电系统的正常工作。其次,更为重要的是接地装置的设计,这是防雷系统的核心组成部分,也是为提高线路防雷能力所必要的设计。杆塔接地装置是架空输电线路接地设计中的最重要部分,其主要作用是将雷电引入地面,避免输电设备受到雷击而发生跳闸。综上可知,对于在露天环境中运行的架空输电线路,防雷工作至关重要,而在防雷系统中接地装置是其核心部分,只有做好接地装置的设计,才能提高输电系统的防雷能力,进而保证输电工作稳定进行。
  2防雷措施保护效果的影响因素分析
  2.1环境因素
  架空配电线路分布广泛,结构复杂,线路遭雷击时,其雷电过电压类型将受到外界的环境因素影响。对于主要分布在城区的这些架空配电系统线路,线路附近大多可能存在线路树木或其他建筑物,线路平均杆塔高度约设定为10m,树木和其他建筑物的高度将不会超过其他线路或桥杆塔高度,由于线路树木和其他建筑物的雷电屏蔽保护作用,雷电一般上都不会直接接触击中这些架空电力输电系统线路或桥的杆塔,线路上遭受直接冲击雷电力作用的放电概率相对较小,一般由于雷击而放电引起的线路故障大多可能是雷电感应器的雷电超过电压所导致造成。这一情况下,必须要立足于阻挡感应雷过电压的层面入手来开展防雷保护工作,例如可以在合适的位置设置避雷器,有助于减小跳闸率。如果架空线路处于容易受到雷击的区域,例如在河谷或者山地等区域中,相比于城市区域而言,线路落雷的几率更高,原因就在于其周边环境中很少存在植物或是建筑物能够产生屏蔽作用,基于感应雷过电压,可以采取综合性的措施,例如强化线路绝缘,设置避雷线等办法,均能够有效提升防雷保护能力。
  2.2施工工作影响因素
  施工工作的实际完成状况,也是影响雷击跳闸发生频率的主要因素。由于大多施工现场位于岩石地区或山区,这些地区或是交通不便或是土壤电阻率异常偏高,施工难度极大。基于施工难度大、施工工作量大等情况,一些工程甚至无法按照施工图纸正常进行,在施工的现场调整过程中可能使接地体的埋深、回填土的应用等专业性较强的操作发生偏差,进而可能严重影响施工质量。
  3架空输电线路防雷措施探讨
  3.1做好巡视维护工作
  日常工作中就应保证巡视工作的总体效果,在雷击季节临近日期应加强日常巡视,加强对防雷装置、高压引线和接地情况的全面巡视,如发现有设备不满足要求,就要及时进行修复,提升设备的性能,尤其是要对一些故障后的装置做好更换。对于配网电力线路系统的接地装置,应采用周期性接地电阻测试的方式满足要求;巡视过程中如发现配电系统防雷不合格要发出要求整改,或通过引进新技术来改善接地装置的性能,满足工作要求。
  3.2架设避雷线
  架设避雷线是输电线路防雷保护最基本措施,通过减小雷电对导线的耦合屏蔽作用、减小电流量产生防止雷电直击导线的作用,对于防雷保护十分有效。架设避雷线的防雷效果根据线路电压不同而不同,一般而言效果成正向关联。实践表明,对于电压在110kV以上的线路,需要以20°~30°的保护角全部架設避雷线;而达到500kV的线路则需要将保护角降至15°左右。保护角的不同,既影响雷电绕击率,也同时影响两根避雷线之间的距离设计。
  3.3线路避雷器保护分析
  对于三相供电系统而言,在三相导线内同时存在感应雷过电压,并且其幅值以及波形特征基本是一致的。就此情形下,在感应雷过电压的作用下,很大几率出现三相同时对地闪络的问题。仿真结果表明,安装线路避雷器后,在感应雷作用下,架空线路沿线过电压水平主要由避雷器的安装密度和杆塔接地电阻决定。杆塔线路接地时的电阻越大,线路保护避雷器的线路保护避雷范围越小,为了能够取得较好的线路保护避雷效果,需要增加避雷器的安装密度。在设置避雷器时需要考虑到对杆塔接地电阻大小,二者应该保持正相关的关系,即安装密度应该随着接地电阻的增大而合理增大。
  3.4增设耦合地线及塔顶防雷拉线
  耦合地线和防雷拉线并非必要的防雷装置,一般应用于经常发生雷击或重雷区内。耦合地线,一般加装在到线下方,对于流入避雷线的电流起到分流、耦合作用,进而对降低接地电阻产生间接作用;防雷拉线,一般架设在塔顶,雷电直击线路时会优先接触防雷拉线,进而产生屏蔽效果。
  结束语
  综上所述,我国电力技术的高速发展为架空输电线路的产生和推广带来了契机,而架空输电线路的应用又为供电系统的稳定性创造了条件,也为电力技术的进一步发展提供了动力。但不可否认,由于架空输电线路位于露天场所,极易受到以雷击为代表的自然因素影响,一旦发生雷击等事故,不仅严重影响供电稳定,同时也可能造成额外经济损失或其他危险。在此情况下,为了不断提升架空输电线路的防雷性能,需要工作人员在实践中注重整体、注重细节,更需要研究人员对于理论不断深入,进而保障电力系统稳定运行。
  参考文献
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