寧鵬飛
【摘 ?要】輸電線路的安全性與可靠性是整個電網穩(wěn)定運行的關鍵,但由于其長期暴露于室外環(huán)境,尤其在夏季容易遭受雷擊,因此輸電線路的防雷設計工作具有非常重要的意義。文章在分析雷擊對輸電線路的危害的基礎上,探討了輸電線路防雷設計的要點,以有效避雷,維護電網安全運行。
【關鍵詞】輸電線路;防雷設計;電網安全;避雷線
1 引言
我國地處溫帶(部分地區(qū)屬于亞熱帶氣候),雷電活動比較強烈。漫長的輸電線路穿過平原、山區(qū)、跨過江河湖泊,遇到的地理條件和氣象條件各不相同,由于長期裸露于自然環(huán)境中,因而容易遭受各種自然現(xiàn)象的侵害,尤其是雷擊災害的頻繁發(fā)生引起了相關單位的重視,如何最大限度地避雷成為相關工作人員的研究重點。本文基于作者的工作經驗,旨在探討輸電線路防雷設計的要點,以供參考。
2 雷擊對輸電線路的危害概述
雷擊的破壞力極大,且在夏季頻繁發(fā)生,輸電線路一旦遭遇雷擊后果十分嚴重,具體表現(xiàn)在以下四個方面:
(1)絕緣子閃絡。在全國大部分地區(qū)的110kV輸電線路中,即使應用了合成絕緣子,但仍未能避免雷擊閃絡這一突出問題。
(2)雷擊跳閘。當輸電線路處于雷電環(huán)境中,由于雷電電壓很高,電線電阻不變,電流短波時間內迅速增大,空氣電閘就會跳閘。跳閘不僅影響供電,還會沿線路侵入變電所。
(3)斷線。據有關數(shù)據統(tǒng)計,雷擊斷線事故約占總雷擊的96.8%,約占配電網絕緣事故的36.8%,不僅破壞電力供應,甚至危及生命。
(4)大氣過電壓。當電力系統(tǒng)突然遭遇直擊雷或雷電感應時,電氣設備所承受的電壓就遠遠超過了額定值。一旦發(fā)生大氣過電壓便會造成停電,甚至危害人的生命安全。
3 輸電線路防雷設計的意義
3.1輸電線路的安全性是用電生活的基礎保障
輸電線路是整個電力系統(tǒng)的主干部分,電線將巨大的電能輸送到各個變電站及千家萬戶。輸電線路能否安全運行,直接會影響到我國電網的穩(wěn)定性,并保證向用戶的輸送可靠的電力。輸電線路的安全運行是電力系統(tǒng)的中心任務所在,并在電網中占據著舉足輕重的地位,是向各行各業(yè)的生產生活的基礎所在,同時也是廣大人民用電生活的需要。
3.2防雷處理是輸電線路的安全的重要課題
我國幅員遼闊,雷電活動較為頻繁,而我國電力系統(tǒng)的事故和障礙中,雷電事故在其中占有著很大的比例,這些事故不但影響了電力系統(tǒng)的日常供電,而且增加了輸電線路及設備維修的工作量。如果電力系統(tǒng)的設備保護不夠完善,則會引起其設備絕緣的損壞,影響安全供電。如何減少輸電線路的雷害事故,較少電力損失,并保證生產和生活中的輸電線路的安全性,是電力系統(tǒng)安全運行的一項重要課題之一。
4 輸電線路防雷設計要點
防雷設計一直作為輸電線路設計的關鍵環(huán)節(jié),在具體設計過程中,需要針對線路的實際情況,對線路雷電活動頻率和強度進行充分考慮,從而采取切實可行的防雷措施,有效的提高輸電線路防雷的水平。
4.1 合理選擇輸電線路路徑
雷擊多發(fā)區(qū)與地形、地質及氣候狀況等具有密切的關系,這就需要在進行輸電線路設計時需要有效的避開雷擊高發(fā)區(qū),以下幾種類型的地段在設計時要盡量避開。對于地下水位較高及含有導電性礦藏的地區(qū)、土質電阻率低及土質電阻率易發(fā)生驟變的地區(qū)、不同類型地貌的地區(qū)及山坡斷層帶和交接地帶等、順風的河谷地區(qū)及山區(qū)的風口、周圍都是山丘的濕潤盆地、植被覆蓋及土質較好的山丘頂部和向陽面區(qū)域等,對于這些地區(qū)在進行輸電線路路徑設計時盡量避開。
4.2 搭設避雷線
在當前輸電線路防雷措施中,避雷線使用頻率較高,其不僅具有較高的防雷效率,而且具有分流、耦合及屏蔽等作用。利用避雷線能夠有效的減少鐵塔的雷電流,降低塔頂?shù)碾娢?,從而有效的減輕雷擊所帶來的破壞性影響。利用耦合導線能夠有效的降低輸電線路中絕緣子電壓,而屏蔽作用能夠做某有效的對雷擊發(fā)生后產生感應過電壓起到一定的削弱作用。對于避雷線的選擇,需要根據輸電線路的電壓等級來選擇適宜的避雷線,以此來有效的提高線路的避雷效果。同時每個鐵塔區(qū)的避雷線都需要進行接地,而且兩個避雷線之間還需要設置一個間隙,以此來提高避雷線的保護能力。
4.3 安裝線路避雷器
避雷器作為在避雷線上設置的防雷設備,能夠有效的防止絕緣導線上出現(xiàn)過電壓。在雷擊發(fā)生時,一旦過電壓較大時,則避雷器會利用低阻搞通路來將雷電流泄入地面,使輸電線路電壓保持在安全的范圍內。在安設避雷器時,可選擇如下類型的鐵塔:環(huán)境惡劣的山區(qū)線路中的鐵塔、跨越大的鐵塔、水電站和升壓站等出口線路處接地電阻較大的鐵塔、出現(xiàn)過閃絡的鐵塔等。
4.4 架設耦合地線
在輸電線路防雷工作中,當采用措施無法對接地電阻降低時,則需要進行耦合地線的架設。通常情況下會在導線的周圍或是導線的下方來敷設一條底線,起到分流雷電流的重要作用,有效的對絕緣子串兩端的感應程序進行降低,從而起到減少反擊電壓間的分量,確保雷擊發(fā)生時電力系統(tǒng)跳閘率的有效降低。
4.5 降低鐵塔接地電阻
為了能夠有效的實現(xiàn)降壓的功能,需要對塔腳電阻和避雷線進行合理匹配。對于40kV~65kV之間的輸電線路則不需要設置避雷線,這就需要采取有效的鐵塔接地措施,從而有效的降低鐵塔接地電阻。
(1)利用接地電阻降阻來對一些規(guī)模較小且集中的接地網進行降阻??梢詫⒔底鑴╀佋O在接地極的四周,有效的增加接地面積,從而實現(xiàn)降低鐵塔與地面之間電阻的作用。采用降阻劑來降低接地電阻的方法具有較好的導電性,可以大范圍的推廣使用。
(2)爆破接地技術。這種技術主要是利用爆破所制造的破裂,然后利用壓力機的將電阻率較低的材料導入到裂縫中,有效的提高土壤的導電性能。
(3)由于電感效應與水平接地體的長度呈現(xiàn)正比的關系,因此可以通過加大水平接地體的長度,以此來實現(xiàn)鐵塔接地電阻的降低。
4.6 安裝自動重合閘裝置
在雷擊發(fā)生時,電力系統(tǒng)會出現(xiàn)自我保護反應,即發(fā)生自動跳閘,通常情況下,自動跳閘后,部分故障會自動消除。因此需要在輸電線路上安裝自動重合閘裝置,而且當前自動重合閘裝置在不同線路上成功率也較高,已成為當前輸電線路上非常重要的防雷措施。自動重合閘裝置對于不同等級的電壓線路也具有非常好的效果,因此在輸電線路防雷工作中,需要做好自動重合閘裝置的安裝,確保雷擊發(fā)生時充分發(fā)揮自我保護作用。
5 結語
輸電線路必須具備一定的穩(wěn)定性,無論是在惡劣的雷擊天氣等環(huán)境,都要依靠線路本身供電能力的高效能力,保證發(fā)電廠和變電終端控制中心的安全運行,減少一定程度的雷擊跳閘事件發(fā)生的機率,保證各個結構的具體設備不受損壞,保證整體變電設備的使用壽命,實現(xiàn)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定供電目標的全面實現(xiàn),保證國家社會內部的人民在具體的生活和生產活動的電力需要,促進各項事業(yè)的全面發(fā)展,保證社會經濟效益的較大程度的實現(xiàn)。隨著科學技術的不斷革新,以及國家新形勢下的進一步的發(fā)展要求,需要針對電力設備在防雷處理手段進行全方位的改善和補充,確保進一步提升線路的防雷水平和能力。
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(作者單位:國網山西省電力公司古縣供電公司)