黃富勇
摘? 要:廣東省清遠(yuǎn)市地形以山地丘陵為主,雷擊發(fā)生較為頻繁,其中110 kVxx線在2018~2019年共發(fā)生16次雷擊跳閘故障,該文選取該輸電線為防雷改造研究對(duì)象,對(duì)110 kVxx線的桿塔的進(jìn)行雷擊概率計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與雷擊發(fā)生次數(shù)基本相符。應(yīng)用輸電線路差異化防雷技術(shù),制定了線路防雷改造方案,結(jié)果表明,設(shè)計(jì)方案能夠有效降低輸電線的雷擊跳閘率。
關(guān)鍵詞:輸電線路;防雷技術(shù);差異化防雷;防雷改造
中圖分類號(hào):TM726? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
0 前言
根據(jù)作用方式的不同,雷電可以分為感應(yīng)雷和直擊雷。對(duì)于感應(yīng)雷的防范已經(jīng)較為成熟,直擊雷是目前防雷技術(shù)的主要研究對(duì)象。廣東省清遠(yuǎn)市為丘陵地形,氣候濕潤(rùn),春夏季節(jié)常出現(xiàn)雷雨天氣,極易發(fā)生雷擊,為了能夠有效地降低雷擊造成的輸電線跳閘率,減少雷擊造成的停電現(xiàn)象,必須對(duì)輸電線及桿塔進(jìn)行防雷改造[1]。防雷改造需要選擇合適的防雷技術(shù),并且要制定合理的防雷方案。
1 防雷技術(shù)及差異化防雷策略
1.1 防雷技術(shù)
防雷技術(shù)及防雷措施的合理使用,能夠有效降低輸電線遭受雷擊后的跳閘率,目前,較常用的防雷技術(shù)及措施有7項(xiàng)。
1.1.1 合理選擇輸電線路路徑
在某些區(qū)域中,由于土質(zhì)電阻率小、位置較高、與地下水較近等原因較容易引雷。架設(shè)輸電線路時(shí),應(yīng)當(dāng)盡量避免在易引雷地區(qū)建設(shè)桿塔;防雷建設(shè)時(shí),對(duì)于易引雷地區(qū)也應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注和建設(shè)。
1.1.2 加強(qiáng)線路絕緣水平
輸電線進(jìn)行防雷建設(shè)或改造時(shí),可以通過增加絕緣子片數(shù)的方式來加強(qiáng)線路絕緣水平。對(duì)于已處于輸電狀態(tài)的線路,如果絕緣水平不符合要求,必須在接地端加裝一片絕緣子。在加裝一片絕緣子有困難時(shí),可以將舊絕緣子更換為新型絕緣性能高的絕緣子,也可以達(dá)到提高線路絕緣水平的目的。
1.1.3 降低桿塔接地電阻
雷電擊中桿塔或桿塔避雷針時(shí),接地電阻的大小對(duì)桿塔塔頂電位的影響非常大。接地電阻過大,會(huì)導(dǎo)致桿塔電位太高,從而影響輸電線的輸電安全。所以必須應(yīng)用一些使得桿塔接地電阻盡量低,目前常用的方法包括深埋接地極、使用接地體和對(duì)土壤使用降阻材料等。這種防雷措施所需費(fèi)用較少,且防雷效果顯著。
1.1.4 架設(shè)避雷線
避雷線在雷擊發(fā)生時(shí)能夠?qū)纂娺M(jìn)行有效分流,能有效屏蔽雷電對(duì)輸電線的影響。避雷線是接地線,但它并不直接接地,而是通過桿塔進(jìn)行接地,這樣做能夠更好地 保護(hù)輸電線。通常在針對(duì)110 kV輸電線的防雷保護(hù)中,避雷線的絕緣子必須留一些空隙,以防止由于避雷線上電流過大,從而產(chǎn)生大磁場(chǎng),影響輸電線。
1.1.5 加裝并聯(lián)間隙
并聯(lián)間隙在桿塔遭受雷擊時(shí)能夠有效保護(hù)絕緣子,它的安裝方式就是將2個(gè)金屬片安裝在絕緣子串上,2個(gè)金屬片之間的距離大致為絕緣子串長(zhǎng)度的85%。單回路桿塔上安裝并聯(lián)間隙,位置一般選擇在絕緣子串的向上一側(cè);直線塔安裝并聯(lián)間隙,在絕緣子的上下側(cè)都要安裝。應(yīng)該注意的是:重點(diǎn)保護(hù)的輸電線不宜采用并聯(lián)間隙。
1.1.6 安裝可控放電避雷針
可控放電避雷針與傳統(tǒng)避雷針的區(qū)別在于它可以對(duì)自身電場(chǎng)進(jìn)行控制,在雷電到來之前形成上行電場(chǎng),從而引導(dǎo)雷電上行,可以減小雷擊電流,有效避免雷擊故障。它的安裝位置一般在桿塔頂部。
1.1.7 安裝線路避雷器
桿塔防雷施工應(yīng)用線路避雷器時(shí),需要將它與絕緣子串進(jìn)行并聯(lián),目的就是為了保護(hù)絕緣子。雷擊發(fā)生時(shí),避雷器動(dòng)作,雷電從避雷器經(jīng)過,絕緣子被保護(hù)。早期由于避雷器價(jià)格較貴,所以只有其他措施嘗試無效后,才會(huì)使用避雷器。近年來,隨著材料價(jià)格的降低和技術(shù)的進(jìn)步,避雷器正在獲得廣泛的使用[2]。
1.2 差異化防雷策略
差異化防雷策略就是對(duì)各條輸電線路的整體情況進(jìn)行評(píng)估,根據(jù)線路重要等級(jí)、線路所經(jīng)區(qū)域的雷擊情況、線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等,對(duì)輸電線路進(jìn)行精準(zhǔn)化、差異化的防雷改造,既要保證線路的防雷安全,又能夠最大程度地降低防雷施工成本,得出最佳防雷解決方案。
差異化防雷策略包括2個(gè)部分。1)差異化防雷評(píng)價(jià)體系,要根據(jù)輸電線的防雷技術(shù)參數(shù)、輸電線自身結(jié)構(gòu)、線路所處區(qū)域雷及參數(shù)等,對(duì)輸電線進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)出各桿塔的雷擊跳閘率,為差異化改造提供依據(jù)。2)差異化防雷改造,根據(jù)輸電線的差異化評(píng)價(jià),對(duì)輸電線進(jìn)行有針對(duì)性的改造,提高輸電線桿塔的耐雷擊能力,降低輸電線整體的雷擊跳閘率。
差異化的防雷改造流程圖如圖1所示,總共分為4個(gè)階段。
2 輸電線路差異化防雷改造方案及改造結(jié)果
2.1 清遠(yuǎn)市110 kVxx線的桿塔情況
該文選擇廣東省清遠(yuǎn)市110 kVxx線作為防雷研究對(duì)象,2018~2019年該線路發(fā)生雷擊跳閘次數(shù)多達(dá)16次,通過收集資料,應(yīng)用耐雷水平、雷擊跳閘率的計(jì)算方法對(duì)xx線進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與實(shí)際雷擊發(fā)生次數(shù)基本相符合,發(fā)生雷擊跳閘桿塔的情況見表1。
2.2 110kVxx線差異化防雷改造方案
根據(jù)110kVxx線的防雷不足之處,應(yīng)用差異化防雷技術(shù)制定防雷改造方案,從而降低線路的雷擊跳閘率。綜合考慮輸電線停電方案以及盡量降低施工成本,確定了防雷改造方案見表2。
2.3 110 kVxx線差異化防雷措施實(shí)施評(píng)估
對(duì)110 kVxx線進(jìn)行停電施工作業(yè),完成次序號(hào)為1、2、3的全部防雷改造施工。對(duì)110 kVxx線進(jìn)行防雷改造后,輸電線的雷擊跳閘率見表3。
通過表3可以看出,110kVxx線經(jīng)過差異化防雷改造后,各桿塔的雷擊跳閘率顯著下降,有效降低了全線的雷擊跳閘率。
3 結(jié)語
雷電防御對(duì)于輸電線安全輸電至關(guān)重要,各種防雷技術(shù)能夠有效地提高輸電線路的耐雷水平。該文采用差異化防雷改造策略,對(duì)線路進(jìn)行防雷改造,合理利用各種防雷技術(shù),兼顧了降低施工成本和改造防雷設(shè)施的雙重目標(biāo),有效地降低了輸電線的雷擊跳閘率。
參考文獻(xiàn)
[1]張俊心.輸電線路的防雷設(shè)計(jì)計(jì)算[J].科技信息,2013(9):414-415.
[2]黃中華.杭州電網(wǎng)220kV輸電線路防雷性能研究[D].北京:華北電力大學(xué),2012.