楊文升

摘要 本文對輸電線路雷擊的原因進行了分析,并通過裝置改造提出了幾項可行性的措施。

關(guān)鍵詞 輸電線路;裝置;措施

中圖分類號 TM75文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2009)10-0030-02

0 引言

輸電線路的分布范圍極廣,長的有幾百千米甚至上千千米,短的也有數(shù)千米,所跨越的地形條件、氣候環(huán)境復(fù)雜,有山嶺、河流、平原等,所以極容易遭受雷擊。線路受雷擊后,極易引起輸電線路跳閘,輕則導致對用戶的少送電、損壞供電設(shè)備;重則者會引發(fā)電網(wǎng)事故,造成更大的損失。所以,輸電線路的防雷是電力部門的工作重點和日常維護工作之一。

1 線路雷擊的原因分析

某地區(qū)近幾年輸電線路的運行情況以及雷擊數(shù)據(jù),如表1所示:

由表1的數(shù)據(jù)分析可得,1996年開始,隨著輸電線路長度的增加,線路遭受雷擊而跳閘亦較頻繁,所以自2000年始,該局重視了線路的防雷工作后,輸電線路每百公里遭受雷擊跳閘的次數(shù)下降了,可靠性得到了提高。

通常雷擊有3種主要形式:一是直擊雷;二是感應(yīng)雷(二次雷);三是球形雷。由于輸電線路的電壓較高,雷電對輸電線路的危害主要是由直擊雷引起的。它主要通過3種途徑入侵輸電線路:一是雷擊桿塔頂;二是雷擊避雷線(架空地線);三是雷擊繞過避雷線擊于導線。

根據(jù)觀察統(tǒng)計,輸電線路的桿塔大多是在半山腰或平原,小部分在山頂。通過分析易受雷擊的桿、塔以及導線、地線的地理位置以及桿塔位置的土壤電阻率、接地電阻、架空地線與鐵塔的連接接、地網(wǎng)與桿塔的連接等情況,受雷擊的住往是架設(shè)在山腰或地勢不是很高的桿塔和線路的地線、導線,而并非是比線路要高的樹木、山崗或者是在山頂?shù)臈U塔,而且位于山頂?shù)臈U塔和導線遭受雷擊的概率并不比位于山腰或平原的桿塔和導線要高很多,易受雷擊的桿塔均處于空氣潮濕、溫暖,氣流運動較強、活動變化較頻繁,而且是土壤電阻率相對較低的地方,如:半山的風口位置;一側(cè)為開闊地帶而另一側(cè)為山丘的地帶;四周圍是山,附近土地濕潤的地方。

這是因為山腰、平原的空氣潮濕、溫暖使雷云與大地之間的電場介質(zhì)的絕緣低于山頂而遭雷擊,而且,地表的電導對雷電也有影響,導電良好的地質(zhì)(如低土壤電阻率的地表)比難以導電的地質(zhì)易于引雷。所以,雷電除了具有對尖端放電的特性外,更具有沿最短路徑放電(電抗最小的路徑) 的特性。當雷電云對地電阻較大(雷電云對地之間的電場介質(zhì)的絕緣高)時,雷電云并不容易放電,雷電云隨風移動而且是繼續(xù)積累電荷,當其遇到其最低的放電路徑時,就會產(chǎn)生放電;或者當雷電云相對靜止時,電荷積累得越來越多,當它達到產(chǎn)生足夠高的放電電壓的時侯,其破壞力就越大。避雷針的尖端放電原理:由于避雷針較高并且與大地有良好的接觸,當避雷針置于空中雷電云對地這個雷電場范圍時,在針尖上因靜電感應(yīng)而積累了與雷電場相反極性的電荷,而使其附近的電場強度較其周圍物體顯著增強的緣故,即使是雷電場對地之間的電場介質(zhì)的絕緣強度不變的情況下,此時雷電先導放電電場即開始被避雷針引起畸變,避雷針將雷電放電途徑引向自己;此時雷電場能量通過避雷針放電,雷電場消失,使它不發(fā)生超過設(shè)備承受能力的大電流放電,從而起到保護的作用。

經(jīng)過分析,雷擊選擇點有3個條件:一是形成雷云;二是存在易于形成雷電通道;三是存在易于引起先導放電電場畸變的物體;第一個是必須條件,第二、第三只要具備其中之一就有落雷的機會。所以,雷電的形成我們不能控制,但可以設(shè)法使雷電場提早對地放電,使雷電的放電電壓和放電電流減少到設(shè)備可以承受的范圍之內(nèi),從而減少其破壞。

我們分析了輸電線路易遭受雷擊的原因后得知,要降低其遭受雷擊的概率,有兩條途徑:一是減少輸電線路桿塔的接地電阻,使雷電場的放電電壓降低、使電荷能迅速流入大地,從而保護輸電設(shè)備;二是使輸電線路的桿塔遷離雷電活動頻繁的地點。對于第二個途徑,由于涉及到線路走廊規(guī)劃等一系列的問題,牽一發(fā)而動全身,而且費用較大,實施的可能性不大;第一個途徑才是我們的工作重點。

2 對接地裝置進行改造

為了有的放矢地對桿塔接地電阻進行改造,首先對所有頻遭雷擊的線路的桿塔接地網(wǎng)進行普查,以便對不符合設(shè)計要求的地網(wǎng)進行重點整改。在對地網(wǎng)的普查中,有相當部分易受雷擊的桿塔,其接地電阻確實是偏大,但也有不少的桿塔,其接地電阻并沒有偏大,有個別的還相當?shù)?經(jīng)過反復(fù)的測量,其結(jié)果還是一樣(在誤差的范圍之內(nèi)),在排除了測量方法不當和儀表儀器故障等問題之后,又對地網(wǎng)進行挖土檢查接地體,并沒有發(fā)現(xiàn)接地體受到較嚴重的腐蝕;復(fù)核了架空地線的防雷保護角,也沒有發(fā)現(xiàn)問題;查閱了此輸電線路的運行記錄,發(fā)現(xiàn)此類桿塔在開始投運的2~3年內(nèi)并沒有受到雷擊,而是之后才陸續(xù)受到雷擊的;經(jīng)過一系列詳細地分析,認為主要的原因是架空地線與桿塔接地網(wǎng)之間的連接環(huán)節(jié)出了問題。于是,對架空導線至接地網(wǎng)之間的引下線的所有連接點進行認真檢查,發(fā)現(xiàn)主要存在以下問題:

1)架空地線與桿塔接觸不良。架空地線與直線鐵塔或水泥桿只有一個懸掛點連接,接觸面積太小,經(jīng)長時

間運行后,接點氧化造成接觸不良;

2)接地網(wǎng)的引線與鐵塔腳接觸不良或接觸面過小;

3)電桿的避雷引下線接觸不良(有部分是利用電桿的爬梯作為避雷線的引下線)。

通過認真細致地分析,認識到過去只單獨強調(diào)降低桿塔接地網(wǎng)的阻值,而相對忽略了架空地線與鐵塔及鐵塔與接地網(wǎng)之間的連接;重新認識了線路防雷工作的方向之后,分期分批對輸電線路進行以下4個方面的整改:

1)對達不到設(shè)計要求的桿塔地網(wǎng)進行整改;

2)改善接地網(wǎng)與桿、塔的連接(如對連接點除銹并涂導電膏,設(shè)置獨立的避雷引下線等);

3)在架空地線與鐵塔之間增加一條連接線(稱為引流線)。改善架空導線與鐵塔的連接效果,提高雷電流的通過能力;

4)在經(jīng)常受到雷擊的線路段,安裝線路避雷器。雷擊線路后,能及早釋放雷電的能量,避免雷電波沿輸

電線路入侵變電站的設(shè)備,造成輸電線路調(diào)閘或設(shè)備損壞。

其中,第2、3點的作用除了能更有效地防止雷電直擊導線外,還有以下作用:

1)對雷電流有分流作用,減小流入每一桿塔的雷電流,使桿塔頂電位下降;

2)雷擊導線時,能增強對導線的耦合作用,降低雷擊桿塔時絕緣子串上的電壓;

3)雷擊架空地線時,對導線有屏蔽作用,降低導線上的感應(yīng)過電壓。

3 結(jié)論

1)在線路走廊的選擇上,應(yīng)吸取實際運行經(jīng)驗,在可能的情況下盡可能避開易遭雷擊的地理位置及多雷區(qū);在新線路設(shè)計與施工中,避雷線與塔身應(yīng)加跳線;

2)防雷接地還應(yīng)注重使各個連接點(面)的接觸電阻的降低、連接可靠,從而使全條線路的整體接地電阻降低,達到提高耐雷水平的目的;

3)降低線路接地裝置電阻,是保護輸電線路不受雷擊損害的有效措施;使架空地線與鐵塔及鐵塔與接地網(wǎng)之間有可靠連接是降低線路接地裝置電阻的一項重要內(nèi)容。

參考文獻

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[2]水利電力部西北電力設(shè)計院編.電力工程電氣設(shè)計手冊[M].利電力出版社,1989.