摘要:高空中的雷云在起电、移动和先导放电的过程中经常会形成一个断开的回路,如此一来将会和架设在高空中的输电线路产生静电感应。当高空中的雷云对大地放电时,输电线路中将会产生大量的自由电荷以冲击波的形式向两端移动,从而造成雷击故障。随着电力事业的不断发展,雷击引起的输电线路跳闸故障日益增多,严重影响了日常的生产生活与电网的安全运行。因此,深入分析输电线路雷击故障及防雷措施具有十分重要的意义。
关键词:输电线路;雷击跳闸事故;防治措施;
前言:输电线路是电能输送过程中不可或缺的重要纽带,是保障电力系统稳定运行的重要保证。随着电力事业的不断发展,雷击引起的输电线路跳闸故障日益增多,严重影响了日常的生产生活与电网的安全运行。本文深入分析了输电线路雷击故障原因,并对防雷措施展开了探讨,对电网安全稳定运行具有重要意义。 1 雷击故障发生的原因
输电线路在夏秋季节经常会发生雷击事故,对输电线路导线及绝缘产生伤害,雷击故障发生的原因有输电线路本体设备不合格所造成,也有外部环境因素的影响。归纳起来有以下几点:
(1)杆塔接地体电阻不合格。
(2)接地通道有锈蚀,致使接地通道的接地电阻增大,泄流不畅通。
(3)线路的绝缘子老化,出现低值零值绝缘子,致使绝缘下降,耐雷水平降低。
(4)避雷线保护角偏大。
(5)雷电过电压时,绝缘子串风偏角过大。 (6)雷击时雷电流超过设计水平。
(7)防雷措施针对性不强等多个方面的原因。
另外雷击的发生与输电线路导线的排列方式、杆塔高度也有密切关系。雷击发生后,线路运行人员应即时查找故障点,分析故障的原因,判别雷击的类型,以便于采取相应的治理措施。 2 雷击故障类型的分析
1)反击闪络主要是由于塔顶电位升高,造成塔顶电位高于绝缘子串的耐雷水平,放电方向从塔身沿绝缘子串放电,造成单相接地故障,线路跳闸,如果是瞬时故障,重合闸成功,如果是多重雷击可能造成永久故障。
(2)避雷线保护角越大,绕击的可能性越大。对于多雷区,在设计时应尽量减小避雷线保护角或采用负保护角的方式可以有效防止线路绕击的发生。
(3)杆塔高度越高,输电线路发生绕击的概率越高。杆塔增高,雷电活动强度与机率增大,避雷线的保护范围减小,尤其对于同塔多回线路,绕击率明显增大。
(4)杆塔接地电阻的降低可以有效预防反击闪络。在实际的运行中,接地电阻较小杆塔比同条线路接地电阻大的杆塔发生绕击闪络的机率要大,这是接地电阻越小的杆塔雷电通过越畅通,越容易引雷的缘故。
(5)绕击闪络与杆塔的结构型式有关。导线水平排列的杆塔边相易绕击,导线三角排列的杆塔中相易绕击,双回线路的中相易绕击。对于地形来说:高山峻岭、山坡的上山侧最易发生绕击。
(6)当输电线路的电位和杆塔之间的电位差达到一定程度时,绝缘子串就会
产生瞬间电流,从而造成雷击故障。值得注意的是,在实践中由于输电线路基本上都设置有避雷线,因此雷云绕击到架空线路的可能性较低,但是一旦产生绕击,其所带来的影响都远远的超过直击故障。 3输电线路防雷设计措施 3.1 加强输电线路的绝缘水平
由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔(如:跨河、跨海杆塔),这就增加了杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高,感应过电压大,而且受绕击的概率也较大。为降低线路跳闸率,可在高杆塔上增加绝缘子串片数,加大大跨越档导线与地线之间的距离,以加强线路绝缘。在35kV及以下的线路可采用瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘子来降低雷击跳闸率。 3.2 降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻,来达到减小雷击杆塔时的电位升高,这是配合架设避雷线所采取的一项有效措施。采取增加地埋接地体数量并进行深埋的措施,使沙地的杆塔接地电阻值达到了设计要求,对位于雷电活动区内的岩石基础上的接地体不满足设计标准情况和对于高电阻地区,还可以使用长效化学降阻剂,来达到降低接电电阻的目的。 3.3 增设耦合地线
在降低杆塔接地电阻有困难时,可采用架设耦合地线的措施,即在导线下方再架设一条地线。它的作用主要有以下方面:(1)加强避雷线与导线间的耦合,使线路绝缘上的过电压降低;(2)增加了对雷电流的分流作用。运行经验表明,耦合地线对减小雷击跳闸率的效果是显著的,尤其在山区的输电线路其效果更为明显。
3.4 线路避雷器
线路避雷器的主要作用是雷击线路时,当雷电流达到一定幅值,避雷器就会动作,大部分雷电流从避雷器流入导线,传播到相邻杆塔。这种分流的耦合作用使导线电位提高,避免绝缘子发生雷击闪络。 3.4.1线路避雷器安装时应注意
(1)选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔,最好在两侧相临杆塔上同时安装;
(2)垂直排列的线路可只装上下2相;
(3)安装时尽量不使避雷器受力,并注意保持足够的安全距离;
(4)避雷器应顺杆塔单独敷设接地线,其截面不小于25 mm2,尽量减小接地电阻的影响。3.4.2投运后进行必要的维护
(1)结合停电定期测量绝缘电阻,历年结果不应明显变化; (2)检查并记录计数器的动作情况; (3)对其紧固件进行拧紧,防止松动; 3.5安装塔头避雷针或侧针
现在输电线路上安装运行的避雷针主要有可控放电避雷针、防绕击预放电避雷针等。可控放电避雷针以缓慢的小电流上行雷闪放电形式释放雷云电荷,避免强烈的下行雷闪放电危害。防绕击预放电避雷针是在避雷线上安装侧针,以增强避雷线的引雷能力,从而达到减小雷电绕击导线的目的。在架空地线上装设防绕击预放电避雷针,其主要作用: (1)具有引雷作用;
(2)降低线路保护角,减少绕击率;
(3)提高雷击档距中央的概率,减少了跳闸率; (4)具有较小的雷电流;
(5)较大的保护范围。通过加装防绕击预放电避雷针后,线路的绕击跳闸率有明显的下降,其保护效果明显。
(6)加大防雷附属设施安装,可控放电避雷针在110KV薄英线杆塔头安装
困难,而且经过这几年的防雷效果比对,最为有效的防雷措施是安装线路避雷器。 结束语:
输电线路防雷措施多种多样,常规的防雷保护措施仅能部分减少线路雷击跳闸次数,为大幅度降低或消除线路雷害事故,而选择加装线路防雷用金属氧化物避雷器可以防止雷直击导线或雷击塔顶、避雷线后绝缘子的冲击闪络,可以消除线路雷击跳闸,但也存在维护、检修不方便等问题,应进一步对雷击故障深入分析,采取更加有针对性的综合防雷技术措施,不断提高供电可靠性。 参考文献:
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