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摘 要:高压输电线路一直都是电力系统的大动脉,高压输电线路的安全运行对电网建设工作的顺利开展至关重要。本文对高压输电线路遭受雷击的两种主要形式和易击区进行了深入分析,在此基础上着重探讨了高压输电线路的主要防雷保护措施及其在实际运用中应注意的问题,并介绍了高压输电线路的绝缘配合内容和解决途径。
关键词:高压输电线路;绝缘配置;防雷保护
1高压输电线路的雷击故障形式及易击区
1.1高压输电线路的雷击故障形式
在高压输电线路中,其遭受雷击的主要有感应雷过电压和直击雷过电压两种形式,感应雷过电压就是在雷击输电线路附近区域时,会产生电磁感应,对线路产生威胁;由于高压输电线路的输送容量大、距离长的特点,并且其高压内的过电压值中,其频过电压应该在1.3p.u以下。高压输电线路还会受到直击雷过电压的危害,就是在雷电直击中杆塔以及避雷线或是导线而引起的。据悉,高压输电线路的易受雷击地区多位于山区的风口、顺风的河谷、峡谷、潮湿的山丘盆地等,这些都是易发生雷击故障的地区。
1.2输电线路易击区
大量运行经验表明,高压输电线路遭受雷击往往集中在线路的某些地段,这些地段在防雷保护中通常被称为“易击区”。实践表明,下列地段易遭受雷击:(1)雷暴走廊,如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处;(2)四周是山丘的潮湿盆地;(3)地下有导电性矿的地面和地下水位较高处;(4)土壤电阻率有突变的地带;(5)当土壤电阻率差别不大时,雷易击于突出的山顶、山的向阳坡等。高压输电线路应尽量避开易击区,如若必须穿越易击区,应在易击区线段加强防雷保护,以防雷击跳闸事故发生。
2高压输电线路雷击特点与原因分析
2.1雷击的特点分析
在高压输电线路中雷电活动不均匀,在土壤电阻率高的地区其雷电活动也相对较弱。雷击通常是有选择性的,随着高压输电线路愈高,那么其遭受雷击的频率也就愈大,高压输电线路越长遭受的雷击频率也越高。
2.2高压输电线路雷击原因的分析
高压输电线路雷击的原因中,其一,可能是线路的绝缘水平低,其合成的绝缘子串数不足,或者是绝缘子串中的低值、零值绝缘子没有能够及时更换。其二,就是选择的避雷线设置不当,还是使用以前设计的线路,这样其保护角不仅不能有够效地保护高压输电线路,而且还特别容易造成绕击,会在当地气候、地形等因素的影响下造成雷击。其三,就是在高压输电线路建造时避雷线接地不良,或者是避雷线和导线间的距离不够,这样就会导致高压输电线路的耐雷水平下降,容易发生线路的雷击事故。最后,可能是高压输电线路的防雷环节薄弱,在雷电多发区并没有做好积极有效的防雷措施。
3高压输电线路的绝缘配置问题
在我国的高压输电线路的防雷保护中,对高压输电电压等级的选择上其空气间隙绝缘饱和特性也是一个需要重点考虑的问题。在高压输电线路中因为电压的升高,其气体介质的绝缘强度也该随着其距离的增加而增加。在我国的高压输电线路中,因为电压等级的提高其高压输电系统的绝缘配置也提出了新的挑战,因此在高压输电线路的绝缘配置中主要使用瓷绝缘子、有机复合绝缘子以及玻璃绝缘子。在实际的高压输电线路绝缘配置中,会由于高压输电线路出现大跨越高杆塔地段,以及塔顶电位高、落留机会增多、绕击电流最大幅值增大等因素,而提高高压输电线路的雷击故障,增强线路的雷击跳闸率。因此为了降低线路的跳闸率,可以在高压输电线路高杆塔上面,以增加绝缘子串数的方式来加大地线之间的距离,以及加强高压输电线路的绝缘性,以此来达到高压输电线路的耐雷击水平。
4现有的高压输电线路防雷保护措施
4.1架设避雷线并减小避雷线对导线的保护角
架设避雷线是高压输电线路防雷保护的最基本措施。其主要作用是防雷电直击导线,同时还具有以下作用:(1)分流作用,减小流经杆塔入地的电流,从而降低塔顶电位;(2)通过对导线的耦合作用减小线路绝缘子的电压;(3)对导线起屏蔽作用,可以降低导线上的感应过电压。实践表明,输电线路电压等级越高,采用避雷线的效果就越好,避雷线在线路工程总投资中所占的比重也就越低。因此,我国现行规程规定220kV及以上电压等级的输电线路应沿全线架设避雷线,110kV线路一般也应全线架设避雷线。
4.2安装线路避雷器
即使在全线架设避雷线,也不能完全排除雷击时导线上出现过电压的可能性。加装线路避雷器后,当高压输电线路遭受雷击时,雷电流一部分将从避雷线传入相邻杆塔,另一部分经杆塔入地。当雷电流超过一定阀值,避雷器动作加入分流,大部分雷屯流将通过避雷器流入导线,传至相邻杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时,由于导线问的电磁感应作用,将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。由于经由避雷器和导线分流的雷电流远大于经由避雷线分流的雷电流,这种耦合作用将拉高导线电位,使导线和杆(塔)顶之间的电位差小于绝缘子串50%的放电电压,绝缘子不会发生闪络。
4.3投入自动重合闸装置
在高压输电网实际运行过程中,雷击电流大,超过线路防御范围,输电线路遭受雷击跳闸就不可避免,应对其进行控制。由于高压输电线路绝缘具有自恢复性能,绝大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后都能自行消除。因此,在高压输电线路上投入自动重合闸装置能对线路雷击事故率进行有效控制。
4.4降低输电线路杆塔接地电阻
高压输电线路杆塔遭受雷击时,杆(塔)项电位与杆塔接地电阻和土壤电阻率密切相关。若杆塔接地电阻过大,则雷击时易使杆(塔)顶电位升高,对线路产生反击;若接地电阻满足要求,则雷击时绝大部分雷电流将沿杆塔入地,不会破坏线路绝缘,保证了线路的安全运行。因此,降低杆塔接地电阻或上壤电阻率是提高线路耐雷水平,防止反击的最基本最有效的措施。
4.5其他措施
还可以通过架设耦合地线、加强线路绝缘水平、双回高压输电线路不同回路采用不平衡绝缘方式等方式来加强高压输电线路的防雷保护。
5总结
在高压输电线路中进行绝缘配合、防雷保护的设计,既保障了我国电力系统中高压输电线路的安全,又降低了高压输电线路出现雷击故障的几率,可为我国电力行业的发展提供很好的安全基础。
参考文献:
[1]梁荣振.高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合探讨[J].机电信息,2011,(09):41-42
[2]李婷,刘青山.吉林供电公司自主研发高压输电线路工具投用[J].东北电力报,2010,(06):14-16
关键词:高压输电线路;绝缘配置;防雷保护
1高压输电线路的雷击故障形式及易击区
1.1高压输电线路的雷击故障形式
在高压输电线路中,其遭受雷击的主要有感应雷过电压和直击雷过电压两种形式,感应雷过电压就是在雷击输电线路附近区域时,会产生电磁感应,对线路产生威胁;由于高压输电线路的输送容量大、距离长的特点,并且其高压内的过电压值中,其频过电压应该在1.3p.u以下。高压输电线路还会受到直击雷过电压的危害,就是在雷电直击中杆塔以及避雷线或是导线而引起的。据悉,高压输电线路的易受雷击地区多位于山区的风口、顺风的河谷、峡谷、潮湿的山丘盆地等,这些都是易发生雷击故障的地区。
1.2输电线路易击区
大量运行经验表明,高压输电线路遭受雷击往往集中在线路的某些地段,这些地段在防雷保护中通常被称为“易击区”。实践表明,下列地段易遭受雷击:(1)雷暴走廊,如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处;(2)四周是山丘的潮湿盆地;(3)地下有导电性矿的地面和地下水位较高处;(4)土壤电阻率有突变的地带;(5)当土壤电阻率差别不大时,雷易击于突出的山顶、山的向阳坡等。高压输电线路应尽量避开易击区,如若必须穿越易击区,应在易击区线段加强防雷保护,以防雷击跳闸事故发生。
2高压输电线路雷击特点与原因分析
2.1雷击的特点分析
在高压输电线路中雷电活动不均匀,在土壤电阻率高的地区其雷电活动也相对较弱。雷击通常是有选择性的,随着高压输电线路愈高,那么其遭受雷击的频率也就愈大,高压输电线路越长遭受的雷击频率也越高。
2.2高压输电线路雷击原因的分析
高压输电线路雷击的原因中,其一,可能是线路的绝缘水平低,其合成的绝缘子串数不足,或者是绝缘子串中的低值、零值绝缘子没有能够及时更换。其二,就是选择的避雷线设置不当,还是使用以前设计的线路,这样其保护角不仅不能有够效地保护高压输电线路,而且还特别容易造成绕击,会在当地气候、地形等因素的影响下造成雷击。其三,就是在高压输电线路建造时避雷线接地不良,或者是避雷线和导线间的距离不够,这样就会导致高压输电线路的耐雷水平下降,容易发生线路的雷击事故。最后,可能是高压输电线路的防雷环节薄弱,在雷电多发区并没有做好积极有效的防雷措施。
3高压输电线路的绝缘配置问题
在我国的高压输电线路的防雷保护中,对高压输电电压等级的选择上其空气间隙绝缘饱和特性也是一个需要重点考虑的问题。在高压输电线路中因为电压的升高,其气体介质的绝缘强度也该随着其距离的增加而增加。在我国的高压输电线路中,因为电压等级的提高其高压输电系统的绝缘配置也提出了新的挑战,因此在高压输电线路的绝缘配置中主要使用瓷绝缘子、有机复合绝缘子以及玻璃绝缘子。在实际的高压输电线路绝缘配置中,会由于高压输电线路出现大跨越高杆塔地段,以及塔顶电位高、落留机会增多、绕击电流最大幅值增大等因素,而提高高压输电线路的雷击故障,增强线路的雷击跳闸率。因此为了降低线路的跳闸率,可以在高压输电线路高杆塔上面,以增加绝缘子串数的方式来加大地线之间的距离,以及加强高压输电线路的绝缘性,以此来达到高压输电线路的耐雷击水平。
4现有的高压输电线路防雷保护措施
4.1架设避雷线并减小避雷线对导线的保护角
架设避雷线是高压输电线路防雷保护的最基本措施。其主要作用是防雷电直击导线,同时还具有以下作用:(1)分流作用,减小流经杆塔入地的电流,从而降低塔顶电位;(2)通过对导线的耦合作用减小线路绝缘子的电压;(3)对导线起屏蔽作用,可以降低导线上的感应过电压。实践表明,输电线路电压等级越高,采用避雷线的效果就越好,避雷线在线路工程总投资中所占的比重也就越低。因此,我国现行规程规定220kV及以上电压等级的输电线路应沿全线架设避雷线,110kV线路一般也应全线架设避雷线。
4.2安装线路避雷器
即使在全线架设避雷线,也不能完全排除雷击时导线上出现过电压的可能性。加装线路避雷器后,当高压输电线路遭受雷击时,雷电流一部分将从避雷线传入相邻杆塔,另一部分经杆塔入地。当雷电流超过一定阀值,避雷器动作加入分流,大部分雷屯流将通过避雷器流入导线,传至相邻杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时,由于导线问的电磁感应作用,将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。由于经由避雷器和导线分流的雷电流远大于经由避雷线分流的雷电流,这种耦合作用将拉高导线电位,使导线和杆(塔)顶之间的电位差小于绝缘子串50%的放电电压,绝缘子不会发生闪络。
4.3投入自动重合闸装置
在高压输电网实际运行过程中,雷击电流大,超过线路防御范围,输电线路遭受雷击跳闸就不可避免,应对其进行控制。由于高压输电线路绝缘具有自恢复性能,绝大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后都能自行消除。因此,在高压输电线路上投入自动重合闸装置能对线路雷击事故率进行有效控制。
4.4降低输电线路杆塔接地电阻
高压输电线路杆塔遭受雷击时,杆(塔)项电位与杆塔接地电阻和土壤电阻率密切相关。若杆塔接地电阻过大,则雷击时易使杆(塔)顶电位升高,对线路产生反击;若接地电阻满足要求,则雷击时绝大部分雷电流将沿杆塔入地,不会破坏线路绝缘,保证了线路的安全运行。因此,降低杆塔接地电阻或上壤电阻率是提高线路耐雷水平,防止反击的最基本最有效的措施。
4.5其他措施
还可以通过架设耦合地线、加强线路绝缘水平、双回高压输电线路不同回路采用不平衡绝缘方式等方式来加强高压输电线路的防雷保护。
5总结
在高压输电线路中进行绝缘配合、防雷保护的设计,既保障了我国电力系统中高压输电线路的安全,又降低了高压输电线路出现雷击故障的几率,可为我国电力行业的发展提供很好的安全基础。
参考文献:
[1]梁荣振.高压输电线路的防雷保护及其绝缘配合探讨[J].机电信息,2011,(09):41-42
[2]李婷,刘青山.吉林供电公司自主研发高压输电线路工具投用[J].东北电力报,2010,(06):14-16