电网架空输电线路差异化防雷研究

电网架空输电线路差异化防雷研究

范利雪 赵义南

深圳供电局有限公司 广东深圳 518000

摘要：架空输电线路运行中受到自然灾害影响较大，特别是雷击故障现象较为严重，对此文章结合电网架空输电线路差异化进行分析，结合雷击故障类型探讨有效的防雷措施。

关键词：电网线路；架空线路；输电线路；线路防雷

引言

随着我国综合国力的不断提升,人们的用电需求也随之大幅度增加,因此做好架空输电线路的防雷与接地设计是至关重要的。电力输送的稳定与安全关键是保证架空输电线路的正常运行,但是在实际情况中,架空输电线路往往会因为环境因素的影响,容易受到雷电等自然灾害的影响,进而造成线路的跳闸,影响电路输送,甚至对电网的安全运行造成影响。所以说,要保障我国经济社会的长久可持续发展,一定要做好架空输电线路的防雷与接地设计。

1雷击故障的主要类型

雷击将在系统中产生雷电过电压和雷电过电流。雷电过电压将危及设备绝缘甚至造成停电；雷电过电流将损坏被级物体。雷击故障的主要类型分为以下三种。第一，直击雷过电压，被击中物体将产生高于正常电压的过电压。输电线路大多工作于户外，考虑实际情况的需要，如果输电线路架设较低，由于树木、道路、鸟兽和一系列人为因素，会造成线路损坏、短路等故障。所以一般高压输电线路架设的很高。但是线路高度的越高，受地理环境的影响，独立架设在空旷的山区中，遭受雷击的几率也大幅提升。当雷电击中杆塔导致绝缘子对地电位超过对导线端电位，从而形成反击。第二，感应雷过电压，输电线路附件会有其他物体，当雷电击中这些物体时，由于电磁感应现象，在设备或输电线路上会形成过电压，从而击穿绝缘子，造成短路故障引起跳闸。第三，高压雷电入侵波。雷电击中输电线路，雷电中的能量在输电线路中以波的形式传播，最终进入发电厂变电站，对电力系统中的设备形成过电压，危及绝缘。

2电网架空输电线路差异化分析

根据我国相关规定和要求,架空输电线路的绝缘水平往往是比较低的,仅仅是需要满足一些比较常规的安全输电就行,而对于雷电流这种比较大的电流过电压则几乎没有什么抵御的能力。一般情况下,5～7kA范围大小的雷电流就有可能引起输电线路的跳闸故障,而对于雷电流来说,其幅值大概率下是分布在40kA以下范围,因而该现状成为直接引起输电线路配网雷击跳闸率高的主要原因。对于高压线路而言,其容易遭受雷击事故的主要因素有以下四种:第一种是线路绝缘子的50%放电电压;第二种是有无架空接地线;第三种是雷电流强度;第四种是杆塔的接地电阻。一般高压线路的防雷操作都具有比较明显的针对性,因此,在设计高压线路的时候,应该避免高压线路出现跳闸问题。在实际工作的过程中,应该综合高压线路的运行经验、输电线路所处区域的实际情况以及施工现场的实际测试结果等多方面因素进行考虑,做到具体情况具体分析,有效保障架空输电线路的运行安全性和稳定性。架空输电线路出现雷击跳闸故障的主要原因包括以下三方面:第一点是成本以及施工量的影响,没有进行相应的防雷击输电线措施;第二点是国标和行标的限制,配网架空输电线路所具有的绝缘水平比较低;第三点是配网架空输电线路全线接地电阻的大小。

3电网架空输电线路差异化防雷措施

3.1改进架空输电线路的接地设计

首先,需要做好杆塔的接地设计。在架空输电线路的初步设计阶段,要做好线路沿线的实地考察,避开雷击频发路段,确定合理路线。在此基础上对线路杆位的土壤电阻率进行测量,合理设置杆塔接地装置,确定出最符合当地环境实情的接地形式。其次,降低接地电阻。对于在土壤电阻比较低的地方架设输电线路,需要充分利用拉线及杆塔基础等进行自然接地,尽可能降低接地电阻。而对于土壤电阻率比较大的地方,可以采取外引接地方式、放射型接地方式、复合接地方式、连续伸长接地方式、物理接地方式以及换土方式等有效手段,降低杆塔的接地电阻。另外,加长接地极也是一种有效降低接地电阻的方式。最后,还可以使用降阻剂。随着电阻技术的不断进步,具有超高导电性的降阻剂得到逐步更新升级,在架空输电线路的接地设计中科学合理地使用降阻剂,能够通过有效降低接地电阻来实现输电线路防雷对于接地电阻的要求。降阻剂能够快速渗入到地面土壤中,大幅增加分散电流的范围,适合在土壤电阻率比较大的地方使用。

3.2架设避雷针、避雷线

在输电线路上方安装避雷针、避雷线是应对雷击最为直接有效的方式，可以避免三相导线直接遭遇雷击。由于避雷针和避雷线一般都是直接接地，当雷电击中设备时雷电流将进行分流，从而降低雷击过电压。由于避雷线与输电线路之间具有耦合作用，可以使耦合系数增加，降低过电压。避雷线一般采用机械强度很高的钢绞线，在系统中会发生一相甚至多相断线的情况，这时避雷线还可以起到一定的支持作用。

3.3加强绝缘配置

在具有多种电压的输电线路中，使用不平衡的高绝缘的防雷措施，可显著降低输电线路的多回同时跳闸率，从而降低线路的雷击故障率。在220kV及以下的同塔多回线路中，具有较高绝缘水平的回路应比其他回路的绝缘水平高15%。所以，符合条件的输电线路应加强其绝缘配置。另外，加强绝缘配置的目的是提高输电线路的绝缘水平。现实的做法是增加绝缘子的数量，从而增强输电线路对于雷击电压的承受力。

3.4疏导型防雷措施

第一种是加装绝缘子串并联间隙。在串联保护绝缘子串和间隙设施的情况下应当确保两者间距小于绝缘子串的干弧长度。但是应当重视的问题是绝缘子串并联间隙不适合电压在220kV以上的架空供电路线使用。第二种是装设线路式避雷设备。这种避雷设施的主要成分是氧化锌。对于线路型氧化锌避雷器来说,其所具有的主要作用包括:其一是可以在很大程度上提高输电线路的绕击耐雷水平;其二是可以在很大程度上提高输电线路的反击耐雷水平;其三是其可以显著降低500kV输电线路在遭受绕击时候的跳闸率。分析单支避雷器可知,其智能用于保护安装相,为实现对投资成本的有效把控,因此可以选择在下述位置的易击相安装线路避雷器:其一是500kV及以上核心骨干网架;其二是大体积电源输送等战略性供电通道;其三是从江流等的方面穿过;其四是山区;其五是接地电阻处于较高水平的地区;其六是高塔;其七是雷击发生可能性较大的主要线路;其八是转角塔。

3.5加强监测

应用科学技术可以增加运行设备的可控性，通过在线监测架空输电线路，统计大规模数据，归纳线路电气和机械指数，依托技术性能，提高控制设备的标准。线路在恶劣环境中工作，极易遭遇自然环境威胁，电气载荷受影响，有效监测输电设备，联合考虑真实情况，全面分析检测数据，平稳运行输电线路系统，实时控制线路所在环境，利用数据归纳明确适合的运行线路模式。可以通过采用雷电定位系统，在送电线路受到雷击时快速、准确地锁定故障方位，帮助工作人员及时发现和解决故障，减低来工作强度及时间。在短时间内恢复正常供电。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打下夯实基础。

结语

综上所述，为保证电能质量，提高供电可靠性，电力企业必须掌握更加先进和完善的技术，综合应用上述防雷技术，做好电力系统绝缘配合。尤其是在社会经济高速发展的今天，电力企业责任大使命光荣，必须针对直接与各行各业直接相关的配电网提高技术含量，提升电能质量，以保障电力能源的高效、安全、可靠地供应。

参考文献

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