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        500kV輸電線路雷電干擾及防雷措施分析

        2017-11-16 21:08:09季龍三
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年33期
        關(guān)鍵詞:避雷針過(guò)電壓桿塔

        季龍三

        摘 要:通常來(lái)說(shuō),500kV輸電線路為我國(guó)高壓線路,且是高壓線路的重要組成,擔(dān)負(fù)著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)所使用的大量電力輸送任務(wù),輸電線路對(duì)高壓電的輸送質(zhì)量與其線路運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系密切,輸電線路運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)一旦受到影響,將直接對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成影響。而對(duì)高壓輸電線路運(yùn)轉(zhuǎn)影響最大的便是雷電事故,雷電為自然現(xiàn)象,難以進(jìn)行預(yù)測(cè),但卻會(huì)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行安全影響巨大,所以,文章中主要對(duì)500kV輸電線路受到雷電干擾成因進(jìn)行分析,找出有效的輸電線路防雷措施,進(jìn)而為500kV輸電線路高壓電的安全輸送提供保障。

        關(guān)鍵詞:500kV輸電線路;雷電干擾成因;防雷措施

        中圖分類號(hào):TM621.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2017)33-0158-02

        引言

        近年來(lái),由于我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,工業(yè)企業(yè)對(duì)電力的需求日漸增加,直接引發(fā)了國(guó)內(nèi)電力行業(yè)的飛速發(fā)展與進(jìn)步,當(dāng)前為國(guó)內(nèi)企業(yè)承擔(dān)主要電力輸送工作的便是500kV高壓電輸電線路,而高壓線路往往長(zhǎng)期暴露在野外,其線路長(zhǎng)、分布廣,同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)期間容易受到當(dāng)?shù)丨h(huán)境與天氣的影響,尤其是雷電天氣,輸電線路遇到雷擊的情況會(huì)很多,而高壓線路受到雷擊的力量一旦超過(guò)其承受力,將會(huì)引發(fā)跳閘故障,導(dǎo)致一整片區(qū)域的用電停電事故,甚至還能對(duì)高壓設(shè)備產(chǎn)生一定的損害,因此有關(guān)500kV輸電線路的防雷工作一直是我國(guó)電力工作者的重點(diǎn),本文即從此方向出發(fā)進(jìn)行深入分析,探尋高壓線路的防雷措施。

        1 500kV輸電線路受到來(lái)電干擾的原因分析

        電力行業(yè)中將所有可能造成電氣設(shè)備絕緣系統(tǒng)破壞的電壓增高因素,通常稱之為過(guò)電壓,而大氣層中的過(guò)電壓一般是電氣設(shè)備或地上建筑物受到自然環(huán)境中的雷電擊打形成的,其能量來(lái)自于電力體系外部,也被稱為是外部過(guò)電壓;而雷電最常對(duì)電力設(shè)備造成破壞的放電便是通過(guò)雷電和地面建筑物等之間產(chǎn)生的,當(dāng)此現(xiàn)象發(fā)生在輸電線路中,極有可能擊穿高壓線路絕緣部分,形成電路對(duì)地連接間的短路,而500kV輸電線路恰恰屬于直接接地體系,因此形成電路跳閘的風(fēng)險(xiǎn)較大,從而導(dǎo)致大面積停電或電網(wǎng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。而據(jù)調(diào)查顯示,輸電線路容易發(fā)生雷電擊穿絕緣的原因有下面幾種:

        1.1 受雷電影響形成的過(guò)電壓

        一般情況下,雷電對(duì)輸電線路的電擊主要有兩種,一種是直接電擊到高壓線路周圍地面所形成的,另一種則是電擊在高壓線路的桿塔或?qū)Ь€等線路上所形成的,此兩種過(guò)電壓前者被稱為感壓雷過(guò)電壓,后一種為直擊雷過(guò)電壓,而在雷電的擾亂下,電力工作者往往會(huì)對(duì)線路保護(hù)產(chǎn)生誤差判斷,尤其是在高壓線路暫時(shí)性的保護(hù)狀態(tài)下,其所遭受到的感應(yīng)雷擊會(huì)在線路上形成大量電流,且電流頻次過(guò)高,對(duì)線路本身的影響與威脅是要高于直擊雷擊的,雷電直擊與線路跳閘等現(xiàn)象多是由于線路中雷電流過(guò)大所引發(fā)的,雷電直擊造成的故障的特點(diǎn)有:多相故障、導(dǎo)地線之間的雷擊放電與單次跳閘引發(fā)的多根電線塔的閃絡(luò)。

        1.2 輸電線路的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)與本身特征容易遭到雷電擊打

        當(dāng)前被大量選用高壓電路的500kV輸電線路始建于1980年左右,較早時(shí)期投資并建設(shè)成功的高壓電路,由于受到當(dāng)時(shí)經(jīng)費(fèi)緊張與技術(shù)落后等原因的約束,其本身的防雷水準(zhǔn)就不是很高,由于高壓輸電線電路與普通傳輸電路有著本質(zhì)上的區(qū)別,其內(nèi)部所經(jīng)流的電流量比較大,電壓比較高,多余的電壓與電流往往會(huì)在電路四周形成電離現(xiàn)象,這也造成了雷電天氣,電路容易受到雷電擊打的情況。

        1.3 500kV輸電線路本身的裝置環(huán)境讓其遭受雷電擊打的概率增加

        近幾年,我國(guó)不斷加快城鎮(zhèn)化建設(shè)的步伐,土地資源愈發(fā)緊張,新建設(shè)成功的城鎮(zhèn)其高壓線路的建設(shè)條件遭到諸多限制,線路多數(shù)會(huì)選擇在山坡等區(qū)域,較高的地理形態(tài)受到雷電擊打的概率無(wú)形中會(huì)有所增長(zhǎng),而且輸電線路的高度往往會(huì)依次增高,高度的增加也加大了線路受到雷擊損害的概率。

        1.4 復(fù)合絕緣子耐壓水平比較低

        復(fù)合絕緣子于現(xiàn)今的高壓電路中應(yīng)用比較廣泛,然而此種復(fù)合絕緣子就雷電的耐壓水平不夠,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠抵抗雷電為輸電線路帶來(lái)的負(fù)面效果,反而容易引發(fā)較大的線路事故,從而致使500kV輸電線路受雷電天氣影響的概率增長(zhǎng)。

        2 500kV輸電線路的防雷措施

        2.1 使用防繞擊避雷針

        首先我們知道雷電對(duì)500kV輸電電線的主要威脅來(lái)自于兩個(gè)方面,第一個(gè)方面是,感應(yīng)雷所造成的危害,這面以前可能會(huì)對(duì)高壓輸電線路造成不少的困擾,不過(guò)目前來(lái)說(shuō),由于500kV高壓輸電線路的本身的絕緣性能比較高,感應(yīng)雷對(duì)500kV高壓輸電線路的威脅并不會(huì)很大。第二個(gè)方面是直擊雷電,這是對(duì)目前500kV高壓輸電線路危害的主要來(lái)源。通過(guò)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際情況數(shù)據(jù)分析可以知道,50%到85%的雷雨天氣跳閘現(xiàn)象都是因?yàn)橹睋衾纂娝纬傻睦@擊電流所導(dǎo)致的,這個(gè)電流強(qiáng)度一般在15到30kA左右。因此,選用防繞擊避雷針是非常有必要的,可以大大降低雷雨天氣輸電線的故障率,保障線路的暢通。防繞擊避雷針可以最大限度的避免雷擊現(xiàn)象。所以在500kV輸電線路中架設(shè)防繞擊避雷針是一個(gè)十分有效的方法。它可以產(chǎn)生一個(gè)比普通避雷針更快的上行電場(chǎng)先導(dǎo),因而會(huì)更容易吸引高空中的雷電所形成的階梯狀的下行先導(dǎo),只要上行先導(dǎo)與下行先導(dǎo)開(kāi)始接觸,就是放電開(kāi)始的時(shí)候。由此可知防繞擊避雷針具有普通避雷針不具備的優(yōu)勢(shì)。

        2.2 安裝避雷線路

        在架設(shè)500kV高壓輸電線路的同時(shí)架設(shè)鐵質(zhì)避雷線,上連防繞擊避雷針,下連接地網(wǎng),而接地網(wǎng)則埋入地下,當(dāng)雷雨天氣遇到雷擊放電時(shí),防繞擊避雷針就會(huì)把電流傳導(dǎo)到避雷線路,然后傳接地網(wǎng),可以分擔(dān)雷電所產(chǎn)生的過(guò)大電流,這樣就可以有效的保護(hù)500kV輸電線路,使其避免雷電的傷害,具有明顯的避雷效果,避免了對(duì)輸電線路的損壞,從而可確保500kV高壓輸電線路的運(yùn)行的安全性與可靠性。

        2.3 提高高壓輸電線路的絕緣性能endprint

        隨著我國(guó)高壓輸電線路里程的增加,大多數(shù)高壓輸電線路都會(huì)采用高桿塔形式來(lái)支撐架設(shè)線路,其距離跨度一般較大,這樣就會(huì)把輸電線路高高的懸在高空中,因?yàn)槠涓叨容^高,就增加了雷雨天氣受雷擊的概率,就會(huì)產(chǎn)生跳閘現(xiàn)象。為了避免這種情況,一般都會(huì)增加輸電線路的絕緣性。一般的做法是在桿塔上加設(shè)絕緣材料,并增大絕緣材料的數(shù)量,來(lái)提高輸電線路的絕緣性能,提高高壓輸電線路的防雷效果。還有一種特殊的情況就是一個(gè)桿塔有可能同時(shí)承載多個(gè)輸電線路,出現(xiàn)一桿多線的情況,遇到這種情況時(shí),就需要在不同輸電線路之間增加絕緣體的使用數(shù)量,這樣可以提高其絕緣性,在雷電發(fā)生時(shí)可以有效的降低閃絡(luò)出現(xiàn)的概率。

        2.4 減少地線的電阻

        當(dāng)雷電直擊到桿塔時(shí),就會(huì)在桿塔的頂部與地面之間形成一定的電壓,當(dāng)電壓過(guò)大時(shí),與高壓傳輸線路之間的電位差超過(guò)絕緣材料上限時(shí)就會(huì)發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象,就有可能有電流沿輸電線路傳導(dǎo)到與其臨近的其他桿塔中,這就形成了輸電線路瞬間形成高壓高電流,導(dǎo)致電流過(guò)載而跳閘。因此,我們可以采用降低桿塔接地電阻的方式,降低桿塔頂端與地面的電壓,其原理是V=IR??梢栽诮拥叵到y(tǒng)中采用導(dǎo)電性能更好的鎂合金,可以有效的減少地線的電阻。因而可以在架設(shè)高壓輸電線路時(shí),在高壓輸電線路下方架設(shè)一條鎂合金地線,這就是耦合地線。耦合地線的作用是增加避雷線與輸電線路之間的耦合度,降低輸電線路上的電壓,當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)可以有效的分擔(dān),高壓輸電線路中的電流。所以這條地線可以在雷電發(fā)生時(shí),有效的降低電阻,從而保障輸電線路的安全。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        雖說(shuō)隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步,人類發(fā)現(xiàn)和利用的能源越來(lái)越多,無(wú)論是早期的煤炭石油,還是后來(lái)的新能源,如核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等,但這些能源最終被人們所利用的形式大多都是轉(zhuǎn)化為電能,然后再被社會(huì)各級(jí)生產(chǎn)和人們?nèi)粘I钏鶓?yīng)用的,可以說(shuō)電力能源是人們可以直接應(yīng)用的最主要形式,因此,在當(dāng)今社會(huì),如何保證電力供應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定持續(xù)正常的工作,關(guān)系著整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定與發(fā)展,而傳統(tǒng)電力主要采用高壓電形式進(jìn)行傳輸,而近年來(lái)用電量正在逐年增加,作為供電主要模式的500kV輸電線路,做好防雷電干擾工作及防雷措施,是保障電力供應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要保障,也是推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)保持良好發(fā)展態(tài)勢(shì)的必要前提條件。因此,其重要性是不言而喻的。

        參考文獻(xiàn):

        [1]牛健.500kV輸電線路雷電干擾及防雷措施分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(31):202.

        [2]朱智平.500kV輸電線路防雷措施探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2010(15):93-94.

        [3]張平.500kV架空輸電線路雷電分析及防雷措施[J].科技資訊,2010(06):116-117.

        [4]馬宏斌,呂建剛.輸電線路的防雷對(duì)策探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(32):162.endprint

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