高压输电线路的防雷（共10篇）
高压输电线路的防雷 篇1
0 引言
我国输电线路地理分布范围较为广泛, 多数分布在旷野地区, 易于受到雷击。雷电击中高压输电线之时, 雷电流经电力线路导入大地。或者雷击可使导线上的感应异号电荷失去束缚, 进而向导线的两端流动, 并经线路侵至变电站、并形成过高电压, 使电气设备遭到损坏。电力系统的枢纽即为变电站, 一旦电气设备遭雷击受损, 将造成停电, 给生活、生产带来较大的经济损失及影响[1]。
1 我国输电线路防雷技术存在的问题分析
1.1 架空地及杆塔线存在问题
调查显示, 架空地线较佳的保护角应为20度到25度之间;倘若其角度过大, 对防绕击产生影响, 角度偏小则防雷效果不明显。主网线路中的杆塔经过内部的钢芯接地, 通常在进行防雷设备的架空时, 却忽略了地形对防雷保护角的作用;避雷线最好在各个杆塔的地基即接地, 考虑到采用避雷线的线路的输送电流, 会在两根避雷线间形成闭合的回路, 会损耗功率。因此降低其的损耗, 应将避雷线与地进行绝缘[2]。
1.2 接地装置存在的问题
在防雷接地中存在的问题集中在地网腐蚀。在挖开接地装置进行检查之时, 经常会发现地网出现腐蚀的现象较为严重, 而且接地的引下线及部分线段腐蚀程度较为严重;其次, 使用降阻剂及导电混凝土的接地装置, 在运行一年内便出现腐蚀、锈断的现象。
1.3 合成绝缘子普遍使用
在多雷地区, 根据国家相关技术规程, 不充许在电力防雷中普遍使用合成绝缘子。但是, 因合成绝缘子易于检测、安装维护方便的特点, 部分电网公司仍将其普遍用于防雷用途, 因其防雷作用较小, 防雷较低, 直接影响了电力设施的防雷水平, 影响电网运行的安全可靠。
2 提高综合防雷技术的应对措施
为提高供电线路的安合可靠及综合防雷性能, 降低供电线路因雷击而造成供电中断或设备损毁, 就需要重视输电线路的防雷设计, 重视输电线路分析、防雷效果评估等工作。同时, 应对输电线路的地形地貌、电压等级、运行方式及雷电的强弱等进行细致分析, 并依据原有的线路及运行经验, 经过对比分析, 进而采取较为合理的防护措施。
2.1 加挂耦合地线
在导线的下面, 架设耦合地线, 可以提高输电线路的防雷性能, 有效保证输电线路的安全运行。例如, 能起导耦合及分流的作用, 降低了杆塔绝缘需承受的电压, 提高了线路耐防雷的水平。在土壤的电阻率较高地区, 针对高压输电线路, 为保证防雷效果良好, 应采用架设耦合线进行防雷。在具体的实施过程中, 耦合线与导线之间, 在架设时, 需保证一定的垂直距离, 避免了因大风、脱冰及覆冰时出现两线相碰、导致短路的现象, 降低了事故发生引起的损失。
2.2 架设避雷线
架设避雷线对高压及超高压输电线路的防雷起到保护的作用, 也是基本防雷的措施之一。其的目是防止雷电直接击中导线、对雷电的电流起到分流的作用并减小雷电流对杆塔的破坏作用;通过屏蔽导线, 有利于降低导线上的感应过电压、减小线路绝缘的电压。在架设避雷针时, 需要采取措施, 有效降低输电杆塔的接电电阻。在对已完成运行的输电线路, 可以分段进行改造作业, 通过降低杆塔的接地电阻, 有利于将杆塔所受雷击电流导入到四周的土壤电阻率较低的地区。在架设避雷针时, 还可与线路上进行氧化锌避雷器的安装, 有效地减少雷击事故的发生。
2.3 降低杆塔的接地电阻
通过降低杆塔的接地电阻, 可以有效避免输电线路和电力设备遭雷击受损。这需要对每根杆塔架设接地装置, 当雷电击中杆顶或塔顶时, 雷击电流通过接地装置导入大地。为保证接地效果, 应定期对杆塔接地电阻进行测试, 从而避免被雷电击中电线或杆塔从而引发的线路损坏等问题。
2.4 装设自动防雷重合闸装置
若能将重合闸装置结合防雷的保护装置一起架设, 就能对雷击事故的防范起到很好的作用。特别是相对于部分的绝缘水平不高、防雷保护条件较差、预防措施不充分、防雷保护的条件较差的输电线路而言, 装设自动防雷重合闸装置, 及早预防, 将有效地减少雷击现象的发生, 确保财产及生命的安全。
2.5 增强线路的绝缘性能
在高压输电线路中, 对于部分跨越较大的高杆塔地段, 例如, 跨越山岭、大江等情况的线路, 雷击的机会较大、塔顶的电位也较高、电感大, 绕击率以及感应过电压也增高, 同时线路跳闸频率也随之增加。为解决这个问题, 通过增加杆塔绝缘子片数或者选用大爬距悬式的绝缘子、增大地线与导线之间的距离等方式, 使线路跳闸次数减小, 从而进一步提高线路耐雷击的性能, 确保跨越较大地区的高压输电线路能够保持正常的输送。
2.6 架设可控放电的避雷针
架设可控放电的避雷针, 以免较强的雷击危害到高压输电线路的正常使用。经过高压放电的多次试验表明, 可控放电的避雷针具有保护范围广、受被保护物高度的影响小、保护行均较高、可靠性好等特点。从而可以较好的防止塔顶遭雷击后所产生的反击, 并且雷电绕击也有很好的保护效果。
2.7 重视对输电线路的检测维护
输电线路定期的检测维护是安全输电的前提, 通过电力工作人员定期防雷设备的安装及接地等情况进行检查、根据当地的气候及地形条件因素采用有效的避雷措施;其次, 可通过多增设巡视站或者定时清理高压输电线路旁边的杂草树枝, 尽量保证电能在输电途中的较少损耗;最后, 按照雷电地区活动的强度, 根据输电线路经过的地理位置特点对避雷器及接地电阻进行检测, 对于检测的数据于结果需做好记录, 便于今后参考。
3 结论
综上所述, 高压输电线路的综合防雷是较为复杂繁琐的工作, 防雷技术及措施不不断地发展。我们应根据实际情况, 合理有效地选择防雷的保护措施, 确实保障我国高压输电线路的畅通稳定发展, 更好地实现我国的经济建设。
摘要：随着经济的发展, 各种防雷技术不断提高, 本文结合和我国防雷技术的实际情况, 通过找出防雷技术中存在的问题, 并对其影响因素进行研究分析, 进而提出解决的对策。
关键词：高压输电线路,防雷技术,研究分析
参考文献
[1]杨钟益.关于送配电线路的防雷与接地技术的探讨[J].黑龙江科技信息, 2010 (34) :25-38.
[2]杜澍春.高压输电线路防雷保护的若干问题[J].电力设备, 2001 (1) :5-18.
超高压输电线路防雷分析 篇2
关键词：超高压；输电线路；雷击分类；防雷措施
一直以来，雷电都是影响输电线路可靠性以及安全性的一个首要的因素。并且我国作为一个雷电多发的国家，在电网的安全运行中更是受到了雷击的破坏与威胁，使得超高压输电线路中出现很多的故障，从而影响供电的可靠性以及安全性。当然雷击的预防一直以来都是国家电网生产管理部门研究的一个重要的课题，在工作中也取得了一定的成就，但是由于对雷电的规律性以及对雷电的产生、特性等方面认识的不足导致对于雷击事故还是久治不绝，严重的危害了我国超高压输电线路供电的可靠性以及安全性。
一、超高压输电线路雷击特点及雷击分类
高压输电线路一般分为电缆输电线路与架空输电线路两类，而超高压输电线路则是指那些电压在500kV以上的输电线路。这些输电线路往往跨越的距离远，并且线路杆塔的高度也相对来说比较大，再加上输电线路所在地形的复杂性让整个输电线路在整体上很容易受到雷击，从而造成输电线路故障。
（一）超高压输电线路雷击特点
在超高压输电线路的雷击中，频繁的会发生在山区线路之中。并且在超高压线路的雷击中越少架空输电线路距离地面高的区域，就越容易遭到雷击。一般来讲，在超高压输电线路雷击中具有下面的一些特点：
1.雷电的活动在剧烈性以及分布性上都不具有均匀性，所以往往难以控制。但是需要指明的是雷击多发生在山区以及内陆，并且土壤电阻也跟雷电的活动有着直接的关系；
2.在有潮湿的盆地、突出的山头或者是河床的超高压输电线路中，很容易受到雷击，需要重点的预防。
（二）超高压输电线路雷击类型
在超高压输电线路的雷击中，主要可以分为反击跟绕击两种类型。具体情况如下：
1.反击
在电塔顶部或者是一些避雷线中受到雷击的时候，由雷击造成的电流就会通过塔体或者是一些接地装置，让塔体的电位升高，并且在相应的一些导线上也会产生感应过电压，发生反击现象，从而造成超高压输电线路事故。
2.绕击
而在超高压输电线路中雷电绕过了避雷线以及一些避雷装置所形成的雷击称为绕击。一般绕击雷多发生在沿坡路的路线上，并且绕机率会随着山坡角度的增加而增加。所以在杆塔中位于山顶的更容易受到绕击雷的袭击。下图是关于绕击雷跟反击雷的一些相关的特性：
二、超高压输电线路雷击原因及事故形成过程分析
在超高压的输电线路中，受到雷击的原因是有很多的，并且在线路受到雷击之后并不是一次性的出现故障，而是有一个故障出现过程的。下面我们具体来分析一下超高压输电线路雷击原因以及事故的形成过程。
（一）超高压输电线路雷击原因
在超高压输电线路中出现雷击的情况是有多种原因共同作用的结果。具体来讲，在超高压输电线路中出现雷击的原因有下面的几点：
1.线路的绝缘水平不足够抵御雷击，使得整个线路易受到雷击；
2.输电线路的杆塔、横担、树木等对地间隙不够，使得容易受到雷击；
3.整个线路中避雷线的布置不当，从而引起雷击；
4.避雷线与导线之间的距离没达到标准要求，引发雷击；
5.对多雷区、线路终端等防雷薄弱的环节没做好防雷措施，引发雷击事故。
（二）超高压输电线路雷击事故形成过程
在超高压输电线路中，雷击事故的发生并不是一瞬间的事情，而是需要一个具体的过程。一般来讲，在超高压输电路雷击事故的行程中，主要有四个阶段：
1.超高压输电线路在雷击中受到雷电过电压的作用；
2.在受到雷电过电压作用之后，输电线路会发生各种形态的闪络；
3.在闪络发生之后，首先输电线路中存在的是冲击闪络，但是随着电压的不断作用会变成稳定的工频电压，作用于输电线路；
4.用于受到工频电压的作用，输电线路出现跳闸，使得超高压输电线路供电中断，发生整个雷击事故。
三、超高压输电线路防雷措施探讨
由上面的分析我们可以发现，在超高压输电线路的雷击中，有很多的原因引起了雷击事故发生，从而导致整个输电线路故障，危害供电的可靠性以及安全性。而这些引发事故的因素并不是不可控的，如果相关生产管理部门能够做到协调，那么也能够减少超高输电线路中的雷击事故，增强供电的可靠性。具体来讲，在超高压输电线路的防雷中有下面的几个措施：
（一）做好防雷线路布置，形成完善的防雷系统
在超高压输电线路的防雷中一般需要做好线路的四道防线。这些防线分别是针对直击雷、闪络、建弧、停电这四个方面进行设置的。首先在防直击雷方面需要安装一些有效的避雷针以及避雷线；其次，在防闪络方面则需要一方面改善避雷线的接地，另一方面加强整个线路的绝缘；再次，在防建弧方面则可以通过减少线路绝缘上的工频电场强度或者是采用非直线接地的方式；最后在防停电方面则可以采用一些自动重合闸装置或者是使用环网供电等保证供电的可靠性。以此通过这四道防线，在整个超高压输电线路中形成一个完善的防雷系统，实现超高压输电线路的安全可靠供电。
（二）保证防雷技术应用，落实防雷措施
在超高压输电线路的防雷中，在建立起整个防雷系统之后，还需要不断的改进防雷技术并且不断的落实防雷具体措施。在具体操作中，首先应该针对输电线路降低接地的电阻值，保证整个线路中接地的良好性；其次，应该在导线下面设置一些耦合线，保证在雷击的时候进行及时的分流以及耦合，提高输电线路的耐雷性；再次，针对一些易受雷击的地形区域进行特别的防雷保护，在山坡应该采用负保护角，降低雷击的绕击率，在一些山顶铁塔或者是一些地区的杆塔上方应该安装可以控制的放电避雷针，以此来减少雷击事故的发生；最后，在整个超高压输电线路的选择中，也应该考虑到雷击现象，尽量绕开多雷地形以及一些多雷区，保证输电的安全与可靠。
参考文献：
[1]蒋国文，超高压输电线路雷击事故分析及保护措施[J]，电瓷避雷器，2008（3）
高压输电线路的防雷 篇3
1 高压输电线路存在的防雷安全隐患及主要原因分析
由于地形环境等因素影响, 输电线路雷击跳闸率较高, 一旦跳闸就会影响输电线路的正常工作。现阶段, 人们对电力的需求不断增加, 雷击事件却又时有发生, 必然会给人们的生活带来较大的影响。我们需要不断的加强对高压输电线路的防雷措施综合研究, 控制隐患, 确保高压输电线路的正常运行。
高压输电线路雷击闪络是是输电杆塔受到雷云放电所产生的电压, 形成一个放电通道, 这就会形成绝缘线路的击穿。这种的电压可以称之为大气过电压。这种大气过电压可以分为直击过电压和感应过电压。由于高压输电线路受到雷电的冲击, 形成一个放电的通道。其中110KV高压输电线路主要受到直击雷作用, 直击雷可以分为反击和绕击, 这些雷击现象都会严重影响输电线路的安全。因此, 需要对雷击的性质进行分析, 并采取适宜的防雷手段, 进而起到防雷的效果。
1) 输电杆塔接地安全问题。输电线路雷击闪络是由雷云放电造成的过电压通过线路杆塔建立放电通道, 导致线路绝缘击穿, 这种过电压也称为大气过电压, 可分为直击雷过电压和感应雷过电压。雷击主要是通过建立一个放电泄流通道, 从而使大地感应电荷中和雷云中的异种电荷, 因此雷击和接地装置的完好性有直接的关系, 降低杆塔接地电阻可以有效提升输电线路的防雷水平。
2) 绝缘配置不足配置使用问题。高压输电线路的配置问题也是高压输电线路存在安全隐患的重要原因。绝缘配置是高压输电线路中的重要装置, 起着防止电流回流的情况发生, 是高压电路输电线路中必不可少的作用。一旦绝缘配置不能起到其应有的作用, 会导致高压输电线路发生跳闸情况, 出现安全隐患。一旦绝缘配置脱落, 或高压输电线路直接裸露在外, 就会是高压输电线路易遭受雷击, 造成更大的安全隐患, 由于绝缘配置脱离或线路长期裸露在外, 会使线路老化, 一旦发生雷击也会给高压输电线路造成安全隐患。
3) 避雷线的局限性。反击雷过电压是输电杆塔在进行设计时, 忽略了保护角的影响, 导致输电杆塔的防雷保护角不能实现实际的防雷要求, 导致线路闪络的次数增加, 影响整个输电线路的安全工作, 因此避雷线是高压输电线路中的重要防雷手段, 能够有效降低高压输电线路的雷击现象, 降低高压输电线路的安全隐患。避雷线的局限性也使高压输电线路具有安全隐患的原因之一。在线路受到雷击时, 避雷线能够将高压输电线路与雷电相隔绝, 从而避免雷击事故的发生。但是由于避雷线的局限性, 使得避雷线不能确保所有高压输电线路避免雷击, 使得雷击事件时有发生。
2 高压输电线路综合防雷措施的应用
1) 杆塔防雷措施应用。在做输电杆塔的防雷措施应用时, 最简单有效的方法就是降低接地电阻, 降低接地电阻能够确保电流能够顺利的流向地面。适当的降低杆塔的接地电阻, 从而降低杆塔受雷击带来的损害。在进行输电杆塔设计时, 针对山区线路容易受到绕击的情况, 合理的设计保护角, 采取有效的屏蔽角公式对设计的保护角进行检验, 从而确保保护角能够确保角, 减少保护角不科学的情况造成雷电绕击的发生。
2) 提高绝缘装置防雷措施。绝缘装置一旦发生破损, 就会给高压输电线路到来严重的安全隐患。绝缘装置方式破损高压输电线路遭受雷击的可能性就大大增加, 而且绝缘装置受损互使高压输电线路跳闸的频率也会增高。在绝缘装置防雷措施应用时, 需要首先确保绝缘装置的生产质量。并要不定时的对高压输电线路的绝缘装置进行检测检验, 从而确保绝缘装置不会出现破损的现象, 可以根据线路实际情况适当增加线路绝缘强度, 提高线路综合防雷水平。
3) 架设避雷线。避雷线是综合防雷措施中的重要手段, 通过避雷线能够确保高压线路能够降低雷击带来损失。还要在一定的区域中还要装设避雷器, 通过避雷器防止雷击, 防止雷电直接击中高压输电线路的导线。在一些地方或者角落中设置避雷器, 从而降低高压线路遭受雷击的可能。避雷器是高压输电线路中的重要防雷措施。因此在高压线路综合防雷措施应用时, 需要在特别容易遭受雷击区域中设置避雷器, 从而降低雷击发生的几率, 确保高压输电线路的安全。
4) 预先放置电棒和负角保护针。通过放置电棒能够减小导、地线的间距, 增加耦合系数。从而降低输电杆塔对雷击的分流作用, 能够有效改善电压分布, 增加导线、绝缘子对地的电容情况。而负角保护针是在安装在线路边缘的避雷针, 降低临界击距。预先放置电棒和负角保护针具有价格便宜操作简单的特点, 能够在输电线路中获得很好的应用。
5) 装设可控避雷针。可控避雷针是预防直击雷的一种较为常见的装置, 由于可控避雷针具有良好的防雷效果, 实用性强, 现阶段我国的可控避雷针已经大量应用, 通过可控避雷针能够有效的降低雷频杆塔直击雷故障的发生。
6) 运用耦合地埋线手段。通过耦合地埋线能够有效降低接地电阻, 还能起到架空地线的作用, 使之具有避雷线的分流和耦合作用。通过耦合埋线能够显著降低直击雷的发生, 提高输电线路的耐雷水平, 能够有效降低40%的跳闸率。
3 结束语
高压输电线路是电力系统的重要组成部分, 是电力传输的重要载体。而受到地形环境等因素的影响, 高压输电线路始终遭受着雷击的威胁, 因此, 必须强化高压输电线路的综合防雷措施, 通过选取适宜的地理位置和地面倾角, 对杆塔、绝缘装置、输电线路、进线段等不同位置采取不同的综合防雷措施, 降低或消除雷击给高压输电线路带来的安全隐患, 从而确保高压输电线路能够安全可靠的运行, 为国民经济中电网经济的持续健康发展奠定基础。
摘要：高压输电线路是是电网的重要组成部分, 高压输电线路的安全运行, 直接关乎电网的正常工作。高压输电线路位于野外, 走廊所处地形复杂多变, 尤其是在雷雨季节中往往会因雷电引起的不安全事故, 导致高压输电线路损坏, 影响电网的正常工作。因此, 需要积极做好高压输电线路的综合防雷措施研究, 并应用到高压输电线路中, 从而降低因雷击带来的不安全隐患, 确保高压输电线路的安全运行。
关键词：高压输电线路,综合防雷措施,研究,应用
参考文献
[1]洪沿明.高压输电线路综合防雷措施的研究与应用[J].企业技术开发, 2013.
[2]何臣忠.高压输电线路综合防雷技术探讨[J].硅谷·技术研发, 2014.
架空输电线路防雷浅析 篇4
【关键词】电力；架空线路；防雷
引言
雷电是一种大气放电现象，产生于积雨云中，积雨云在形成过程中，某些云团带正电荷，某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应，使地面或建（构）筑物表面产生异性电荷，当电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或云团与大地之间的电场强度可以击穿空气（一般为25～30kV/cm），开始游离放电，我们称之为“先导放电”。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面吋（地面上的建筑物，架空输电线等） ，便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里，会出现很大的雷电流（一般为几十kA至几百kA），并随之发生强烈的闪电和巨响，这就形成了雷电。雷电一般伴有阵雨，有时还会出现局部的大风、冰雹等强对流天气。强雷暴天气出现有时还带来灾害，如雷击危及人身和电力设备安全，当家用电器、计算机机房直接遭雷击或感应雷时将会被损坏，有时还会引起火灾等。
架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分。由于它暴露在自然之中，故极易受到外界的影响和损害，其中最主要的一个方面是雷击。架空输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、高山，输电线路长，遭遇雷击的机率较大。
1、雷击线路跳闸原因
高压架空输电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压架空输电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，在进行高压架空输电线路设计时，我们选择防雷方式首先要明确线路遭雷击跳闸原因。
1.1架空输电线路绕击成因分析
根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。山区高压架空输电线路的绕击率约为平地线路的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节；一些地区雷电活动相对强烈，使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。
1.2架空输电线路反击成因分析
雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，即Uj> U50%时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。
2、架空线路防雷基本情况
架空输电线路雷害事故的形成通常要经历这样四个阶段：输电线路受到雷电过电压的作用；输电线路发生闪络；输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压；线路跳闸，供电中断。针对雷害事故形成的四个阶段，现代输电线路在采取防雷保护措施时，要做到“四道防线”，即：
（1）防直击，就是使输电线路不受直击雷。
（2）防闪络，就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。
（3）防建弧，就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧。
（4）防停电，就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。
3、架空线路防雷措施
清楚了架空输电线路雷击跳闸的发生原因，我们就可以有针对性的对线路所经过的不同地段，不同地理位置的杆塔采取相应的防雷措施。目前线路防雷主要有以下几种措施：
（1）加强线路绝缘由于输电线路个别地段需采用大跨越高杆塔（如：跨河杆塔），这就增加了杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高，感應过电压大，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。
（2）降低杆塔的接地电阻输电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，这是提高高压送电线路耐雷水平的基础，是最经济、有效的手段。
（3）增设耦合地线藕合地埋线可起两个作用，一是降低接地电阻，《电力工程高压送电线路设计手册》指出：连续伸长接地线是沿线路在地中埋设1—2根接地线，并可与下一基塔的杆塔接地装置相连，此时对工频接地电阻值不作要求。国内外的运行经验证明，它是降低高土壤电阻率地区杆塔接地电阻的有效措施之一。二是起一部分架空地线的作用，既有避雷线的分流作用，又有避雷线的藕合作用。根据运行经验，在一个20基杆塔的易击段埋设藕合地埋线后，10年中只发生一次雷击故障，有文献介绍可降低跳闸率40%，显著提高线路耐雷水平。
在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段，可增设耦合地线，由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大，并使流经杆塔的雷电流向两侧分流，从而提高高压送电线路的耐雷水平。
（4）安装线路避雷器或避雷线。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时，避雷器就加入分流，保证绝缘子不发生闪络。我们在雷击跳闸较频繁的架空输电线路上选择性安装避雷器。加装线路避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷器传入相临杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线，传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时，由于导线间的电磁感应作用，将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流，这种分流的耦合作用将使导线电位提高，导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压，绝缘子不会发生闪络，因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。避雷线又称架空地线，架设在杆塔顶部，一根或二根，用于防雷。通常当雷电击中输电线路时，在输电线路上将产生远高于线路额定电压的“过电压”，有时甚至达到几百万伏。它超过线路绝缘子串的抗电强度时，便会引起线路跳闸，甚至造成停电事故。然而，使用避雷线可以遮住输电线路，使雷只落在避雷线上，并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下的接地装置，使雷电流导入大地。一般来说，输电线路的电压愈高，采用避雷线的效果就愈好，因此在110至220千伏及以上电压等级的输电线路应全线架设避雷线。
（5）预放电棒与负角保护针预放电棒的作用机理是减小导、地线间距，增大藕合系数，降低杆塔分流系数，加大导线、绝缘子串对地电容，改善电压分布；负角保护针可看成装在线路边导线外侧的避雷针，其目的是改善屏蔽，减小临界击距。预放电棒与负角保护针常一起装设，制作、安装和运行维护方便，以及经济花费不多是其特点。
4、结束语
高压输电线路的防雷 篇5
关键词：高压输电线路,雷击跳闸,防雷措施
雷电对输电线路安全运行危害极大, 经常造成绝缘子闪络事故, 在山区、交通不便的地区, 给巡视、查找故障增加不少困难。广东珠三角地区雷电时常伴有瞬间大风与急雨, 极大的风速经常造成高大树木倒落导线上、输电线振动、横向碰击和倒杆断线的发生。如对这些现象处理不及时的话, 就会造成电力事故, 严重时会危机人们生命财产的安全。
1 雷击线路跳闸原因分析
架空输电线路雷害事故的形成通常要经历这样4个阶段: (1) 输电线路受到雷电过电压的作用。 (2) 输电线路发生闪络。 (3) 输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压。 (4) 线路跳闸, 供电中断。针对雷害事故形成的四个阶段, 现代输电线路在采取防雷保护措施时, 要做到“四道防线”: (1) 防直击, 就是使输电线路不受直击雷。采取的措施是沿线路装设避雷线。 (2) 防闪络, 就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。采取的措施是加强线路绝缘、降低杆塔的接地电阻、在导线下方架设耦合地线等。 (3) 防建弧, 就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧, 采取的措施是系统采用消弧线圈接地方式、在线路上安装管形避雷器等。 (4) 防停电, 就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。采取的措施是装设自动重合闸、双回路线路采用不平衡绝缘方式等。
2 输电线路防雷措施
(1) 开展雷电参数的分析工作。结合输电智能巡检系统科技项目的实施, 对110k V及以上输电线路杆塔均实现GPS卫星定位, 并将数据输入雷电定位系统中去。今后凡是地区内出现雷电日时, 都可及时查询输电线路附近雷电活动情况, 进行雷电活动参数的分析, 以确定线路可能遭受雷击的几率, 划分出输电线路遭受雷害的等级, 并采取相应的防雷措施。 (2) 架设避雷线。这是高压线路防雷的基本措施, 其主要作用是防止直接雷击导线, 发生危及绝缘的过电压。装设避雷线后, 雷电流即沿避雷线经接地引下线进入大地, 从而可保证线路的平安供电。依据接地引下线接地电阻的大下, 在杆塔顶部形成不同的电位;同时雷电波在避雷线中传波时, 又会与线路导线耦合而感应出一个行波, 但这行涉及杆顶电位作用到线路绝缘的过电压幅值都比雷电波直击档中导线时发生的过电压幅值小的多。110k V及以上电压等级的线路普通都应全线架设避雷线。 (3) 使用线路避雷器。在多雷区, 使用合适的线路避雷器对防止雷害事故非常有效。因为避雷器动作后限制了绝缘子两端的电位差, 可有效地防止反击事故发生。现场运行经验表明。在雷电多发地段的线路上安装若干组线路避雷器。对防止雷击跳闸事故非常有效。为了限制雷电波沿线路侵入发电厂或变电所。可在线路的终端塔再安装一组线路型避雷器。据有关资料介绍。安装线路避雷器的杆塔对接地可不做严格要求, 这是不恰当的。因为线路避雷器像其他防雷设施一样。也是通过接地装置把雷电流泄人大地.因而对杆塔接地电阻和接地引下线都应严格要求, 因线路上安装的避雷器不便维护。所以要尽量选用免维护的线路避雷器。 (4) 降低杆塔接地电阻。雷击杆塔时的塔顶电位与杆塔接地电阻密切相关, 降低杆塔接地电阻是防止反击的有效措施。接地电阻超标的杆塔往往是在山区地质和地势复杂的地段, 降阻十分困难。应根据具体情况特殊设计。充分利用杆塔所在处的地形。采用切实可行的降阻措施在实际工程中。存在一些不当的降阻措施, 如对杆塔进行降阻时。不管地质结构如何, 都采用打深井的方法进行降阻处理。因为杆塔接地的主要作用是防雷。而雷电流属于高频电流。有很强的趋肤性, 在地中的流动也只是沿地表散流。深层土壤并不起作用。因此送电线路杆塔接地应以水平射线结合降阻剂降阻的方法进行降阻改造。而不能单纯依靠打深井的办法进行降阻。根据经验。充分利用现场地势, 沿等高线做水平射线.或在岩性地带利用岩性裂缝铺设水平接地体并施加膨润土类降阻剂。可有效地降低杆塔接地电阻。 (5) 架设耦合地线。耦合地线的主要作用:一是增大避雷线与导线之间的耦合系数, 从而养活绝缘子串两端电压的反击和感应电压的分量;二是增大雷击塔顶时向相邻杆塔分流的雷电流。在导线下方架设耦合地线的分流和耦合作用, 使线路耐雷水平提高。对于110k V输电线路, 不仅减少反击跳闸次数, 也减少了一相导线绕击后再对另一相造成反击跳闸的机率。 (6) 提高线路耐雷水平, 加强线路绝缘。线路运行单位应加强对绝缘子的全过程管理, 加大对绝缘子的检测力度, 严把质量检验关, 防止劣质绝缘子挂网运行。对于已经挂网运行的绝缘子, 应严格按照《架空送电线路运行规程》的规定, 定期对零、低值绝缘子进行检测, 对不合格的应及时更换, 并对绝缘子的劣化率进行统计和分析, 确保线路绝缘始终满足运行要求。此外, 对于个别特殊区段和一些雷击频繁地区, 可采取一些有针对性的措施, 适当加强线路的绝缘配合, 以提高其耐雷水平。通常情况下110k V线路单串悬垂绝缘子串的绝缘子为7片, 单串耐张绝缘子串的绝缘子为8片, 基本能满足防雷要求。但为了进一步增强线路的耐雷水平, 提高绝缘子串承受的50%冲击放电电压值, 每串绝缘子串可适当增加1片。实践证明, 一些增加了1片绝缘子的新线路投入运行后, 耐雷水平大大增强, 很少发生雷击跳闸事故。合成绝缘子以其重量轻、强度高、免维护、防污性能好等特点深受一些线路运行单位的青睐, 广泛使用于线路的不同区段。但运行经验表明, 在多雷区使用合成绝缘子, 往往容易造成雷击跳闸事故。究其原因, 合成绝缘子虽有上述优点, 但其缺点也是显而易见的, 如常规尺寸的合成绝缘子的防雷性能较差, 110k V线路上的合成绝缘子雷电全波冲击耐受电压仅有500k V, 而相同电压等级线路上的瓷绝缘子雷电全波冲击耐受电压却高达600k V, 比合成绝缘子高出20%。 (7) 采用消弧线圈接中央式。在雷电活动剧烈时, 接地电阻又难于降低的地域, 关于110k V及以下电压等级的电网, 可采用系统中性点不接地或经消弧线圈接中央式。这样可使大多数雷击单相闪络接地缺点被消弧线圈消狐, 不至于发长成为继续共频电弧。而当雷击惹起二相或许三相闪络缺点时, 第一相闪络并不会形成跳闸, 先闪络的导线相当于一根避雷线, 添加了分流和对未闪络相的耦协作用, 使未闪络相绝缘上的电压下降, 从而提高了线路的耐雷水平。我国的消弧线圈接中央式运转效果良好, 雷击跳闸率大约可以降低1/3左右。 (8) 装设自动重合闸。雷击缺点约90%以上是瞬时缺点, 所以应在变电站 (所) 装设自动重合闸装置, 以便及时恢复送电。据统计, 我国110k V及以上的高压线路重合闸成功率达5 7%~9 5%, 因此规程 (SDJ7-79) 要求“各级电压线路应尽量装设三相或单相重合闸”。同时明白强调“高土壤电阻率地域的送电线路。必需装设自动重合闸装置”。装设自动重合闸装置是防雷维护的有效措施之一。
3 结语
高压输电线路的防雷 篇6
我国地域辽阔, 雷电活动也较为频繁, 雷击引起线路绝缘子串闪络及雷电波入侵变电站所造成的停电事故, 在我国南方各省已占输电线路闪络事故的60%, 特别是110 k V线路, 平原地区雷击率为0.1～0.5次/100 km·年, 山区可达1～4次/100 km·年, 雷害已成为危及电力系统安全可靠运行的重大隐患[1]。多年运行实践表明, 常规防雷保护措施如架设避雷线、降低杆塔接地电阻、加装耦合地线、提高线路绝缘水平等在一些高土壤电阻率的线路杆塔、线路易击区防雷及绕击雷对线路造成影响等问题上, 仍具有局限性。为提高电力系统供电可靠性, 减少高压输电线路的非计划停运次数, 必须采取有效措施来消除雷电灾害对高压输电线路造成的威胁。目前, 线路避雷器 (MOA) 以其良好的防雷效果在高压输电线路中得到了广泛应用。
1 线路避雷器的防雷原理和基本要求
1.1 线路避雷器的防雷原理
雷击线路杆塔或避雷线时, 一部分雷电流通过杆塔和杆塔接地电阻使塔顶对地电位大幅升高, 另一部分雷电流通过避雷线流到相邻杆塔。当导线上电位与塔顶电位的差值超过绝缘子串50%的放电电压时, 将发生由塔顶至导线的闪络。而加装了线路避雷器的高压输电线路在遭受雷击时, 当雷电流超过一定值后, 避雷器将动作加入分流, 此时大部分的雷电流将从避雷器流入导线, 再传播到相邻杆塔。由于导线间的电磁感应作用, 雷电流在流经导线和避雷线时, 将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。由于避雷线分流的雷电流要远远小于避雷器的分流, 上述耦合分量就将导线电位拉高, 使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压, 绝缘子不会发生闪络。雷电流过后, 流过避雷器的工频续流仅为毫安级, 流过避雷器的工频续流在第一次过零时熄灭, 线路断路器不会跳闸, 系统恢复到正常状态[2]。因此, 高压输电线路在加装线路避雷器之后, 可以利用其电阻的非线性特性来对绝缘子串进行保护, 在提高线路防雷水平的基础上进而降低雷击跳闸率, 这也是线路避雷器防雷的显著特点。
1.2 线路避雷器的基本要求
首先, 线路避雷器要满足国家关于避雷器方面的行业标准和规范;其次, 由于线路避雷器是运用于输电线路的防雷, 因此还需要满足线路防雷的特殊要求。
(1) 线路避雷器是安装在线路杆塔上的, 因此应将其设计得体积小、结构紧凑、重量轻。 (2) 由于高压输电线路的杆塔多种多样, 因此线路避雷器的安装方式需要进行特殊设计, 以满足不同地区、不同杆塔形式的安装要求。此外, 其结构还要尽量简单, 便于安装和维护。 (3) 线路避雷器一般安装于易击区和偏远山区的输电线路上, 不便于维护和更换。因此, 在线路避雷器的设计与制造工艺上就必须充分考虑其机械性能、防爆性能和密封性能, 确保线路避雷器的可靠性。特别线路避雷器还应做到在发生故障时, 不会影响到电力系统的正常运行, 达到“免维护”的使用要求。 (4) 在安装线路避雷器过程中, 除了从杆塔的实际情况出发, 合理配置线路避雷器外, 还要求线路避雷器的保护距离尽可能增大, 争取以安装最少的线路避雷器来获取最大的防雷效果, 降低高压输电线路使用线路避雷器的成本[3]。
2 线路避雷器的选型
线路避雷器从结构上, 可分为无间隙线路避雷器和带串联间隙线路避雷器2大类。
2.1 无间隙线路避雷器
无间隙线路避雷器的电气性能与变电站无间隙避雷器基本相同, 避雷器与高压导线直接连接, 结构形式适应了输电线路的安装要求。具有响应时间短、性能稳定、便于安装等优点。但由于其与导线直接连接, 又是长期带电运行, 一旦发生故障, 将直接对高压输电线路的正常供电造成影响, 因此目前已经应用得较少[3]。
2.2 带串联间隙线路避雷器
带串联间隙线路避雷器又可分为外串间隙和内串间隙线路避雷器2种类型。
(1) 外串间隙线路避雷器在结构上分外串间隙和避雷器本体2部分。在正常运行情况下, 避雷器本体基本不承担电压, 电阻片不存在老化问题, 只要间隙绝缘完好, 即使避雷器本体受到损伤, 也不会对输电线路的正常供电造成影响。1) 外串绝缘间隙线路避雷器通常在避雷器本体下部用1根合成绝缘子固定2只金属环做放电间隙, 它的保护特性跟线路操作过电压无关, 只取决于外串间隙的冲击放电电压大小。其优点是安装时间隙不需作调整, 比较方便。2) 外串空气间隙线路避雷器是一种比较成熟的设计, 其可以通过改变所串的空气间隙的结构形式和形状来大大降低间隙在正负不同极性冲击放电电压的差值和放电分散性。 (2) 内串间隙线路避雷器采用带并联电阻的单个长间隙, 这种间隙经过多年的实践检验, 性能是稳定的。其间隙放电不受外界环境条件的影响, 能够稳定放电, 阀片承担电压只有无间隙线路避雷器的一半, 能对幅值较高的操作过电压进行限制。同时, 避雷器的整体工频耐受电压及冲击放电、残压等保护特性比无间隙和外串间隙线路避雷器都要好[3]。
选择线路避雷器应在充分考虑其保护性能满足要求的前提下, 再考虑其经济、维护性能。由于线路避雷器主要不是限制操作过电压, 而是用于降低送电线路的雷击跳闸率。因此, 在选择线路避雷器时, 应优先采用外串间隙线路避雷器, 而在一些安装条件比较苛刻的杆塔采用外串绝缘间隙线路避雷器, 这样可以大大减少线路避雷器的维护工作量。
3 线路避雷器应用应注意的问题
3.1 安装地点的选择
高压输电线路大多在野外架设, 地理环境复杂, 而线路遭受雷击往往都集中于线路的某些地段, 如雷暴走廊、土壤电阻率有突变的地带、地下有导电性矿的地面和地下水位较高处等, 这些地段称为易击区。防止雷害的根本措施就是一方面使线路尽量避开易击区;另一方面则对易击区线段加强防雷保护。由于线路避雷器造价较为昂贵, 若在高压输电线路全线架设, 投资会很巨大。因此应该有选择性地在易击区和易击点加装线路避雷器来实现更加经济性的防雷保护[4]。另外, 线路避雷器的安装还与雷击的形式密切相关。
3.2 雷击形式对防护的影响
(1) 若雷击形式是反击, 仅在一相线路加装线路避雷器对跳闸率降低不明显, 这是由于工频电压的存在, 上中下三相导线反击闪络的可能性几乎相同, 哪一相易闪络和雷击时导线上工频电压的瞬时值有关, 因此最好三相均安装线路避雷器。 (2) 若雷击形式是绕击, 只需在雷电绕击相的导线上安装线路避雷器即可。因为绕击情况下只在杆塔的某一相安装线路避雷器对其余相绕击耐雷水平的影响不大, 但若不能确认绕击相别时, 则需要采用在全相都安装线路避雷器的保守做法。
高压输电线路电压等级越高, 线路绕击闪络占线路雷击闪络的比例就越大, 由于线路绝缘的增强, 反击越不易发生。例如对于6相导线鼓型排列 (即上下两导线横担比中间导线横担短) 的同塔双回杆塔, 绕击将发生在中相, 此时应在中相安装线路避雷器, 这是由于避雷线对中相导线的保护角大于对上相导线的保护角;在易击区且易遭雷击的输电线路杆塔, 最好在两侧相邻杆塔上同时安装线路避雷器;对于同塔双回鼓形排列线路, 若其中一回3相均安装线路避雷器, 则另一回线路的反击跳闸率也会降低10%～30%;对于水平排列的4回线路, 外侧两回线路易绕击和反击, 应优先考虑安装在外侧;垂直排列的同塔4回线路, 应优先考虑上两回易反击的线路;对于110/220 k V异电压等级同塔4回线路, 110 k V线路易发生反击闪络, 应优先考虑在110 k V线路上安装线路避雷器。在安装时要尽量减少避雷器受力, 并注意保持足够的安全距离。线路避雷器应顺杆塔单独敷设接地线, 其截面不得小于25 mm2, 尽量减小接地电阻对其造成影响[5]。
3.3 线路避雷器和绝缘子串的雷电冲击绝缘配合
线路避雷器安装过程中一定要注意和线路绝缘子串的绝缘配合问题。应该做到两者的雷电冲击放电的伏—秒特性曲线不出现交叉和线路绝缘子串的50%雷电冲击放电电压大于线路避雷器整体的50%雷电冲击放电电压这2项要求。线路避雷器的50%雷电冲击放电电压约等于串联外间隙的50%雷电冲击放电电压与氧化锌阀片本体的直流1 m A电压之和。线路避雷器 (包括氧化锌阀片本体和串联外间隙) 的50%雷电冲击放电电压比空气外间隙的数值高, 这是由于氧化锌非线性电阻的影响造成的。此外, 在确定线路避雷器和绝缘子串的雷电冲击绝缘配合时, 间隙的U50%雷电冲击放电电压应是线路避雷器的U50%雷电冲击放电电压的1.2倍, 这是考虑到线路避雷器所串联空气间隙以及线路绝缘子串雷电冲击放电特性的分散性所得到的结果。
4 结语
(1) 为了避免高压输电线路雷击跳闸事故, 提高电力系统供电可靠性, 加装线路避雷器是一种行之有效的手段。 (2) 目前常用的线路避雷器主要分为无间隙和带间隙线路避雷器2种。其中, 带间隙线路避雷器本体基本不承担电压, 电阻片不存在老化问题, 只要间隙绝缘完好, 即使避雷器本体受到损伤, 也不会对输电线路的正常供电造成影响, 因此得到了更为广泛的应用。 (3) 在线路避雷器安装过程中, 首先应注意安装地点的选择, 以实现更加经济的防雷保护;其次要针对不同的雷击形式和输电线路架设方式来有差异地配置线路避雷器, 以达到最佳防雷效果;最后, 还应特别注意线路避雷器和绝缘子串的雷电冲击绝缘配合问题。
摘要：简要介绍了线路避雷器的防雷原理和基本要求, 分析了线路避雷器的选型原则, 并就线路避雷器应用中需注意的问题进行了探讨。
关键词：线路避雷器,雷击,高压,输电线路,防雷
参考文献
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高压输电线路的防雷 篇7
一、220k V高压输电线路雷击过程
1. 产生雷击
220k V高压输电线路多是金属材料, 并且大部分高压输电线路多设计为架空结构, 220k V高压输电线路受到雷击时往往会产生大量感应电流, 而这些感应电流很容易进入供电线路, 严重威胁电力设施的运行安全, 甚至还会造成电力通信系统遭受损坏, 无法正常、安全的输电。当前, 很多220k V高压输电线路都设置了阀型避雷设施, 而有些避雷设备残压较高, 并且反应较慢, 使得220k V高压输电线路出现暂态过电压。
2. 感应电流
雷雨天气环境中, 220k V高压输电线路受到雷电侵害会产生大量感应电流, 雷云对大地进行放电, 会导致220k V高压输电线路中形成自由移动电荷, 然后雷电冲击波逐渐向高压输电线路两侧移动, 并且移动的自由电荷也会产生感应电流, 从而和线路电阻产生雷电感应电压, 从而严重影响电力设施运行安全。
3. 形成雷击侵害
当雷电侵害220k V高压输电线路时, 主要会经历以下几个阶段:其一, 雷电侵害220k V高压输电线路时产生过电压;其二, 220k V高压输电线路发生闪络;其三, 220k V高压输电线路慢慢恢复为工频电压状态;其四, 220k V高压输电线路跳闸, 停止输电。
二、220k V高压输电线路防雷设计存在的问题
1. 设计水平较低
220k V高压输电线路施工设计是一项非常重要、专业的过程, 有些设计人员的专业技术能力不足, 这使得各地区的220k V高压输电线路设计存在较大差异, 一些设计人员没有考虑到当地的环境、气候、地域等因素, 在设计220k V高压输电线路时, 生搬硬套, 设计方法比较落后, 特别是没有对比和参考当地的接地电阻或者土壤电阻率取值, 使得220k V高压输电线路在后期运行中频繁遭受雷击。
2. 接地电阻较高
220k V高压输电线路运行过程中, 很多接地装置的日常维护检修不到位, 运行时间过长, 造成接地装置某些零部件发生腐蚀, 使得接地电阻不断升高, 对于220k V高压输电线路的稳定性和安全性有着直接影响, 并且回路检测过程中, 若高压输电线路架杆中发生腐蚀或者放置的电极不达标, 很容易导致线路发生雷击侵害。
3. 高压输电设备焊接点质量差
220k V高压输电线路运行过程中, 很多高压输电设备的焊接点质量较差, 再加上日常的维护检修不到位, 很容易造成220k V高压输电线路发生跳闸故障, 例如, 高压输电设备安装施工时, 有些接地体接头深度较浅或者焊接长度过短, 这导致220k V高压输电线路发生意外跳闸事故, 严重影响电网输电安全性。
4. 雷电随机性较大
雷电作为一种常见的自然现象, 具有较大的随机性, 往往无规律可循, 并且很多地区的雷电活动非常频繁, 我国天气预报技术不断发展, 但是仍然具有一定的局限性, 特别是对于雷电活动无法准确进行预测, 预防措施也不到位, 这使得无法正确分析220k V高压输电线路遭受雷击的闪络类型。
三、220k V高压输电线路防雷设计策略
1. 合理设置避雷线
为了提高220k V高压输电线路的防雷效果, 应合理设置避雷线, 充分发挥避雷线的应用保护作用, 并且避雷线可有效分流巨大的雷击电流, 使杆塔中流入的电流大幅度减少, 从而避免电力设施受到强大电流侵害而遭受破坏。同时, 通过合理设置避雷线, 可对输电线电压实现有效屏蔽, 从而减少雷击感应电压, 并且利用输电线路的耦合作用, 在一定程度上课降低220k V高压输电线路绝缘电压。另外, 架设避雷线时通常都遵循一定的原则, 线路电压和避雷效果成正比, 随着电压的升高, 可获得明显的避雷效果, 所以为了保障220k V高压输电线路的安全性和稳定性, 优化避雷线架设。
2. 降低接地电阻
通过降低接地电阻, 可有效提高220k V高压输电线路的防雷水平。对于土壤电阻率较高的区域, 使用降阻剂或者延长接地体长度, 防止高压输电线路遭受雷击侵害;对于土壤电阻率较低的区域, 可适当降低输电线路杆塔高度, 从而降低220k V高压输电线路的接地电阻, 提高其防雷能力。
3. 使用消弧线圈
对于频繁发生雷电活动和接地电阻较高的地区, 优化消弧线圈接地设置形式, 防止220k V高压输电线路发生电项雷击接地故障。通过合理使用消弧线圈接地, 当高压输电线路三相和二相遭受雷击侵害时, 单相导线往往不会出现跳闸故障, 输电线路闪络以后可看作接地, 这在一定程度上增加了220k V高压输电线路的耦合作用, 从而降低线路电压, 有效提高220k V高压输电线路的防雷水平。
4. 安装自动重合闸
220k V高压输电线路发生跳闸故障以后, 由于雷击发生的工频电弧和冲击闪络往往引发快速游离, 很容易导致220k V高压输电线路发生严重损坏。所以为了提高防雷水平, 应结合220k V高压输电线路的具体运行状态, 合理安装自动重合闸, 考虑到中性点接地电网中大多数雷击事故都出现单相闪络, 所以可采用科学、合理的单相重合闸, 一方面减少断路器运行故障的维修工作量, 另一方面有效降低对于电网安全供电的影响。
5. 安装管型避雷器
220k V高压输电线路遭受雷击以后往往会产生绝缘缺陷和高电压, 通过安装管型避雷器, 可有效保护高压输电线路。管型避雷器可达到零建弧率, 并且可有效防止220k V高压输电线路绝缘发生冲击闪络, 在变电站进线保护、换位杆塔、避雷线杆塔、高压线路和通信线路的较差跨裆等位置合理安装管型避雷器。
6. 耦合地线架设
通过降低220k V高压输电线路杆塔高度, 可在很大程度上减少接地电阻, 从而可有效提高高压输电线路的防雷水平。然而在降低杆塔高度受到限制的情况下, 可通过架设耦合地线的方法, 提高高压输电线路防雷效果。耦合地线架设主要是增加避雷线和导线之间的耦合作用, 降低绝缘子串电压, 并且通过架设耦合地线, 可分流大部分雷电流, 从而有效保护220k V高压输电线路。
7. 提高绝缘水平
对于某些高度较高的220k V高压输电线路杆塔, 其遭受雷击的发生率较高, 而有些地区不得不设置较高的杆塔, 这无疑增加了220k V高压输电线路防雷难度。为了确保220k V高压输电线路的安全性, 高杆塔搭设过程中, 应适当增加绝缘子串片, 选择悬式大爬距绝缘子, 增加杆塔顶部空间, 当220k V高压输电线路遭受雷击时, 高杆塔的等值电感和感应电流较大, 这也增大了雷击概率, 应结合相关技术标准, 对于高度大于40m的杆塔, 高度每增加10m, 可增加一个绝缘子;对于高度大于100m的杆塔, 应结合运行经验, 增加合适数量的绝缘子。
结语
近年来, 我国电网建设进程不断加快, 220k V高压输电线路建设规模越来越大, 而雷击严重影响220k V高压输电线路的安全、正常运行, 造成大范围停电事故, 给人们的生产生活带来很多不便, 所以为了进一步提高220k V高压输电线路的防雷效果, 应采取多种有效防雷方法和技术, 优化防雷设计, 提高其安全性和稳定性。
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高压输电线路的防雷 篇8
1.1高压交流输电线路雷击产生的危害
雷击事故是一种难以完全避免的灾害,发生灾害时,电力装置和配电缆甚至是周边建筑都会产生一定程度的破坏。雷击事故的危害主要表现在两个方面。
(1)通常情况下,雷击事故的电压均会超过80k V,极易击穿电器绝缘,使电力设备发生闪络的现象。可能会造成电路跳闸,使周边地区大面积停电,影响周边居民的正常生活用电和劳动生产。严重时可能引起电力方面的火灾甚至导致周围群众发生触电事件。
(2)若发生雷害事故且发生频率较高,电力企业需要对电力装置或配电电缆进行维修和抢救,电力企业会因此造成巨大的经济损失,使企业的运营成本大大增加。电力企业会因为雷击事故削减大量的经济效益,不利于电力行业的发展。
1.2高压交流输电线路线路雷害的原因分析
雷害事故产生的原因包括人为因素和自然因素,目前我们可以完善的是人的工作,然后有针对性的进行改进来降低雷击的伤害。主要有以下四点。
(1)很多雷击灾害频发的地区主要问题是电力设施和防雷装置的设施没有进行落实,监督和指导不足,相关的管理制度未得到完善。
(2)当地的防雷措施和布置工作没有因地制宜,没有结合当地实情。尽管防雷设施全部到位、措施已经得到实行,但是却没有达到预期效果,或者由于各种原因使已经使用的设施没有得到安全保护。
(3)就我国整体情况而言,我国很多偏远地区的高压交流输电线路建设工作未能引起相关部门的重视。在输电线路的建设过程中,政府的财政支持力度较小,防雷装置达不到应有的数量,导致防雷水平仍然比较低。
(4)相关部门没有对配电线路和防雷设施进行全面的安全检查,很多故障没有被排查出,埋下了雷害事故的安全隐患。
2高压交流输电线路防雷技术研究
2.1降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻技术一种通过降低杆塔的冲击接地电阻来提升输电线路耐雷水平的防雷技术,其原理是降低杆塔接地电阻时,雷击塔顶时塔顶电位升高的程度降低导致绝缘子所承受的过电压程度下降,从而有效降低线路的雷击跳闸率。传统的降阻方法包括物理降阻和化学降阻两类,物理降阻包括延长接地电极、深埋接地电极、使用复合接地体、更换电极周围土壤等,而化学降阻则主要指的是敷设降阻剂来降低土壤电阻率。根据电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》、雷季干燥条件下,每基杆塔不连避雷线时的工频接地电阻不宜超过表1所列数值。
值得注意的是,通用行业标准里对杆塔接地电阻的要求是较为宽松的,但根据实际的工程经验,山区、多雷区的联络线路或重要线路,其杆塔接地电阻最好能降低到20Ω以下,实际施工过程中,相关技术人员首先需要准确勘探每基杆塔的地形地势情况,然后结合塔四周的土壤电阻率及其分布情况、土壤的酸碱度、地质结构等因素,选用恰当方法降低杆塔接地电阻。
2.2架设耦合地线
架设耦合地线可认为是在降低杆塔接地电阻出现困难时所采用的方法,其原理是通过在导线下方加设一条接地线的方式实现增加导线和地线之间的耦合作用和降低杆塔的分流系数,达到降低线路的反击跳闸率的效果。对于110kv高压交流输电线路而言,其材料多采用GJX-25型钢绞线,悬挂位置为直线塔—导线下横担下4.5米,耐张转角塔—导线下横担下3.5米,安装位置一般为铁塔左侧面。实际架设过程中,技术人员需要充分考虑耦合地线与导线的电气距离配合,特别是交叉跨越时的配合,同时做好杆塔强度的校核工作避免杆塔荷载过大。
2.3易击段杆塔加装线路避雷器
线路避雷器技术是通过在线路上安装与线路绝缘子串联或并联的线路避雷器装置,从而提升安装处线路的绕击和反击耐雷水平,降低雷击跳闸率的一种防雷技术。就现阶段的线路避雷器安装而言,ATP仿真软件可以提供线路采用线路避雷器前后的耐雷水平等相关参数,为整个安装方案奠定重要基础。但考虑到杆塔所在处地形地貌等因素的影响,实际安装方案应考虑如下几点。
首先,避雷器的安装需尽可能做到经济性与实用性并存。考虑到雷击具有分散性、统计性和不确定性的特点,应当选择多雷区且易遭受雷击的线路段中被雷击频度最大的杆塔安装避雷器。可考虑在带绝缘的110k V高压交流输电线路上装设如图2所示的排气式避雷器,当线路遭受击穿时,外部间隙和内部间隙会在强大的过电压下被击穿,整个供电系统接通,产生的工频续流会在短时间内使避雷器内部的温度迅速上升,使管子内壁的材料燃烧产生大量灭弧气体以熄灭电弧。由于排气式避雷器具有残压小、经济性强、可靠性高等一系列优点,故已在110k V高压交流输电线路中有着广泛的应用。
3结语
输电线路遭受雷电袭击引起的跳闸停电事故,不但影响电力系统的正常稳定运行,同时还増加对输电线路维护和修理的工作量。基于此,只有将输电线路的设计、分析、防雷等环节结合在一起,利用彼此的数据和经验不断的完善和提高,才能充分保证输电线路的可靠性。
摘要：110kV高压交流输电线路是电力系统与用户相连接的关键环节,相关的防雷工作不可或缺。本文基于此,首先分析了110高压交流输电线路雷击事故危害及产生的原因,然后从防雷方式、技术角度、管理角度等不同方面对提升防雷水平的措施进行了探讨,望对相关工程人员带来一定帮助。
关键词：110kV输电线路,防雷技术,原因分析,提高建议
参考文献
[1]林韦君.浅析110kv高压交流输电线路安全运行管理的方法探究[J].科技创业家.2011,6(11):90-91.
浅谈输电线路的防雷接地技术 篇9
关键词：输电线路；防雷接地；技术
我国是一个多自然灾害的地区，每年因雷电这一自然现象带来的损失不容忽视，加强防雷措施刻不容缓。输电线路的建设和发展不仅给人们生活带来便利，更促进了国家经济水平的快速提高，在国家和社会的发展中发挥着重要的作用。因此，对人类生产生活不可或缺的输电线路自然要受到防雷接地技术的庇护，只有这样，我们的生活才能够得到安全的保障，未来的发展也才能够稳定和长久。如何加强输电线路的防雷接地工作应该得到社会各界的关注和重视，对于技术的补充和完善也将是促进发展的关键。
一、输电线路存在的安全隐患
根据实际调查发现，我国输电线路出现事故的主要原因可归结为鸟害、雷击和外来破坏，其中雷击带来的损害往往较为严重，引发诸多安全问题。输电线路的安全隐患则就是这三种情况的出现，严重威胁到电力的正常运行和人类正常的生产生活。据统计，在2007年时，上千幅的高压电跳闸率总体较高，而且一直到2010年才开始出现下降的趋势。在这三种对输电线路的破坏情况中，雷击的发生概率占据总体的一半以上，由此可见，气候异常是对输电线路造成破坏的最主要的原因。
二、影响防雷接地装置的主要因素
防雷接地装置是输电线路的重要组成部分，接地电阻是引下线电阻和接触电阻的和，直接影响着接地散电压完成地体散流的效果。影响防雷接地装置的因素主要分两部分，一个是接地装置由自然接地体和人工接地体组成，其中，自然接地体的电阻不满足防雷要求，需要进行人工设置。另一个是外界因素，在安装接地装置时，又要充分考虑当地地形、土壤电阻率和设备放置深度等因素，这对防雷接地装置的影响很大。
三、完善输电线路防雷接地技术的措施
3.1改进接地装置结构。我国电网的接地装置大多采用的是普通射线方式，这一方式结构复杂，维护工作难度大，而且最明显的缺点就是当接地装置发生损坏时，工作人员很难及时发现问题所在，修复工作的不到位又有可能引发更加严重的后果。改进接地装置的结构主要加强了监测上的性能，就是在原有的接地装置上设置一个特殊的微距离接地圆环，这一环状结构与杆塔的位置相距较远，一般在8-15米的范围内，监测区域比较固定。另外，对于杆塔的引下线，只需保证其中的一根与杆塔是直接连通的即可，其余的引下线都可以通过微距隔离间隙绝缘。这样的监测手段不仅可以准确测量出接地电阻值的大小，又能保证工作人员在不拆开接地装置的同时定期检查接地装置的连通情况，方便而且有效。
3.2强化电磁感应接地装置。在雷击闪络的反击理论中提出，提高防雷水平的方法主要有三种，分别是增加耦合系数、减少电感和减小接地电阻，通常被采用最多的方法就是增加耦合系数。而传统的理论又提出只能用架空地线或耦合地线的方式来实现耦合系数的增加，这使得防雷工作大大受限。其实，雷击过程包含了两个阶段，分别是暂态行波过程和电磁感应过程。这也就是说，我们可以通过改善接地装置的分布情况来适应不同的实际环境，从而增加耦合系数。当周围的环境密度大于500Ω·m时，强化电磁感应杆塔接地射线是最好的应对方法，而当环境密度增大到超过1000时，我们要根据实际情况来进行分析，大多可采用比传统延伸地线的耦合系数更大的加强型接地装置结构，全面提高防雷水平。
3.3采用分流设置接地装置。分流方式应用到接地装置中是防雷的重要手段，设置分流可以从两个方面进行。第一方面，我们可以充分利用已有的杆塔拉线，用并联的方式将其与接地装置相连，降低塔身电感，从而减少雷击闪络的实际效果。四根拉线的每一根的接地端都要采用串联的方式串入隔离间隙，并确保距离在5-7毫米之间，从而使杆塔拉线能够尽量避免短路电流的影响。其中，保证拉线的上下两端与接地装置之间的良好连接是实现分流效果的重要部分。第二方面，我们可以利用下引线分流，具体来说就是为了减少电感效应，应该将引下线接入地网。另外，为了方便检查接地射线的连通情况，在杆塔引下线处可以串入一个隔离间隙，用于及时反映装置间的连接。
3.4采用新型接地射线材料。我国所有的输电线路的接地射线根据标准全部采用的是没有进行过防护处理的普通钢材，这些钢材使用寿命有限，也就是需要定期更换，不仅增加了额外的工作量，而且射线间的连接问题又可能存在其他安全隐患。对此，我们应该积极研究和寻求新型的接地射线材料，例如铝包钢、铜包钢等，这些材料可以保持接地装置的长久使用，也有利于提高装置整体的稳定性。当然，新型材料的使用必将经过实际情况的不断考察和检验来进一步完善其效果。
3.5设置垂直接地极。这一措施主要考虑到地形因素。在山区高土壤电阻率的地带，垂直接地极可以有效地改善土壤表面干燥所引发的一些问题，需要注意的是这一地区的埋设深度也要适当加大来保证接地极散流效果。在设置垂直接地极时，最好在靠近杆塔的附近开始着手布置。另外，垂直接地极的参数需要遵循一定的要求和限制，长度大约为1.5米，间距保持在4-6米，加工过程采用角钢或者圆钢。
四、总结
输电线路在给人类带来便利的同时，我们更应注意防范自然灾害给它带来的损害。雷击现象往往令人生畏，对输电线路产生的安全隐患同样威胁着人类正常的生产和生活。防患于未然，我们就要对输电线路的防雷接地技术进行充分的研究和认识，实行具有针对性和实际效果的具体措施，全面保障输电线路的安全。
参考文献：
[1]高鑫.浅谈输电线路防雷接地设计与维护策略[J].企业技术开发，2011，17：45-46+57.
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[3]杨秀玲.对输电线路的防雷接地技术的探析[J].科技与企业，2014，16：205.
[4]丁振宇.浅谈输电线路防雷接地[J].江西电力，2006，01：21-23.
[5]赵世巍.浅谈输电线路防雷接地[J].才智，2010，25：93.
高压输电线路的防雷 篇10
关键词：输电线路,防雷措施,耦合地线,绝缘损坏,负荷性质,电压等级,跳闸停电
0 引言
实践表明, 雷击输电线路造成线路跳闸停电, 在电网的总事故中占很大比例。同时, 雷击线路产生的雷电过电压沿线路侵入变电所、发电厂, 又是造成其主要电气设备绝缘损坏的重要因素。因此为了采取经济、合理的防雷措施, 以提高输电线路的耐雷水平, 降低雷击跳闸率, 保障电力系统的正常运行, 应全面考虑线路的重要程度、电压等级、负荷性质、系统运行方式、线路经过地区雷电活动的强弱及其地形地貌特征、杆塔所在地土壤电阻率高低等条件, 并结合当地已有线路的运行经验, 进行全面的技术经济比较, 从而确定出合理的保护方案。
1 合理选择输电线路路径
大量运行经验表明, 线路遭受雷击往往集中于线路的某些路段。我们称之为选择性雷击区, 或称为易击区, 线路若能避开易击区, 或对易击区线段加强保护, 则是防止雷害的根本措施, 实践表明, 下列地段易遭受雷击:
1) 雷暴走廊, 如山区风口及顺风的河谷和峡谷等处;
2) 四周是山区的潮湿盆地, 如铁塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽地、森林或灌木、附近又有蜿蜒起伏的山丘等处;
3) 土壤电阻率有突变的地带, 如地质断层地带、岩石与土壤、山坡与稻田的交界处, 岩石山脚下有小河的山谷等地, 雷易击于低土壤电阻率处;
4) 地下有导电性矿的地面和地下水位较高处;
5) 当土壤电阻率差别不大时, 例如有良好的土层和植被的山丘, 雷易击于突出的山顶, 山的向阳坡等。
2 架设避雷线
2.1 架设避雷线
通常来说, 线路电压越高, 采用架设避雷线的方法效果越好, 而且避雷线在线路造价中所占的比重也越低 (一般不超过线路总造价的10%) 。因此规程规定, 220k V及以上电压等级的输电线路应全线架设避雷线, 110k V线路一般也应全线架设避雷线。同时, 为了提高避雷线对导线的屏蔽效果, 避免雷电绕过避雷线而直接击中导线, 即减小绕击率, 避雷线对边导线的保护角应做得小一些, 一般采用20°-30°, 220k V双避雷线线路应做到20°左右, 500k V及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线, 保护角在15°及以下, 山区宜采用更小的保护角。但是随着避雷线保护角的减小, 避雷线与导线的耦合也会随之增加, 耦合损失也会不断增加, 因此, 对避雷线保护角的确定应当权衡绕击率与耦合损耗二者, 采用最经济的保护角。另外, 杆塔上两根地线间的距离, 不应超过导线与地线间垂直距离的5倍。
为了起到保护作用, 避雷线应在每基铁塔处接地。在双避雷线的超高压输电线路上, 正常的工作电流将在每个档距中两根避雷线所组成的闭合回路里感应出电流并引起功率损耗。为了减少这一损耗, 同时为了把避雷线兼作通讯及继电保护的通道, 可将避雷线经过一个小间隙对地 (铁塔) 绝缘起来。雷击时, 间隙被击穿, 使避雷线接地。
2.2 采用绝缘避雷线防雷
输电线路的避雷线除用作防雷外, 还有多方面的的综合作用, 如实现载波通信;降低不对称短路时的工频电压、减小潜供电流;作为屏蔽线以降低电力线对通信线路的干扰等。按照用途之不同, 避雷线悬挂方式有两种, 一种是直接悬挂于铁塔上, 另一种是经过绝缘子与铁塔相连, 即使避雷线对地绝缘。
由于避雷线至各相导线的距离一般不相等, 它们之间的互感就有些差别, 因此, 尽管在正常情况下三相导线上的负荷电流是平衡的, 但在避雷线上仍然要感应出一个纵电动势。如果避雷线逐杆接地, 这个电动势就要产生电流, 其结果就增加了线路的电能损失。
3 降低杆塔接地电阻
杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数, 对于一般高度的杆塔, 当杆塔型号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后, 降低杆塔接地电阻对提高架空送电线路耐雷水平、减少反击概率是非常有效的。
避雷线与塔脚电阻相配合, 在雷击时能够起到大幅度的降压作用, 故而对110k V及以上的混凝土杆塔或铁塔线路, 是一种最有效的防护措施, 尤其在电阻率ρ≤300Ωm的土壤中, 降低接地电阻较易, 经济投资小。计算表明:杆塔接地电阻每增加10-20?, 雷击跳闸率将会增加50%-100%。
4 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, 耦合地线是架设于输电线路相导线下的接地导线, 它的作用主要有以下两个方面:
1) 加强避雷线与导线间的耦合, 从而减小绝缘子串两端电压的反击电压和感应电压的分量;
2) 增加了雷击塔顶时向相邻杆塔分流的雷电流。
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明显。我国曾对110k V和220k V有避雷线线路采用过加装耦合地线的做法。
5 提高绝缘等级, 采用不平衡绝缘方式
在所有防雷措施中, 采用不平衡绝缘和加强绝缘是最经济、也是最容易实现的。增大绝缘时的效果, 一是, 提高了绝缘水平, 从而提高了反击和绕击的耐雷水平;二是, 降低了建弧率;三是, 减少了保护角。由于大跨越、高杆塔线路雷击过电压高于一般线路段, 为降低其跳闸率, 可加大大跨越档距导线与避雷线之间的间距, 或者增加线路绝缘子串的片数, 以加强绝缘。
在现代高压及超高压线路上, 同杆架设的双回线路日益增多。但因此类线路导线垂直排列, 杆塔较高, 线路反击耐雷水平一般比同电压等级、导线水平排列的线路要低。国内外此种线路的运行经验表明, 会产生同塔双回线路的绝缘子相继反击的现象, 从而造成双回路同时跳闸, 对于同杆架设的双回路线路, 其绝缘子串的片数应有所差别, 其目的是:在雷击时绝缘子串片数少的回路先发生闪络, 闪络后的导线相当于地线, 增加了对另一回路的耦合作用, 可降低其绝缘子串上的过电压, 提高了线路的耐雷水平, 使之不发生闪络, 保证另一回线路可以继续供电, 一般认为两回路的绝缘水平相差姨3相电压峰值为宜。
6 安装线路型避雷器
线路避雷器的防雷效果只对安装点起保护作用, 完全达到防雷效果需全线安装线路避雷器, 投资巨大, 在线路的部分杆塔上安装线路避雷器, 如果选点不合适就达不到应有的保护效果, 通常都是在遭受雷击严重的部分杆塔点处装设线路避雷器。因此, 为避免在使用线路避雷器时的盲目性, 必须掌握线路的运行现状及重要性, 加强针对性和技术经济比较, 有针对性的安装线路避雷器。
7 装设自动重合闸装置
由于线路绝缘具有自恢复性能, 大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。因此, 安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果。据统计, 我国110k V及以上的高压线路重合闸成功率达75%-95%, 35k V及以下的线路成功率约为50%-80%。根据规程《继电保护和安全自动装置技术规程 (GB/T14285-2006) 》要求:“3k V及以上架空线路及电缆、架空混合线路, 在具有断路器的条件下, 如用电设备允许且无备用电源自动投入装置时, 应装设自动重合闸装置。”加装线路自动重合闸作为线路防雷的一种有效措施, 在线路正常运行中和保证供电可靠性上都发挥了积极的作用, 但应对瞬时故障加强巡视、分析和判断, 并及时予以查清处理, 防止给线路安全运行遗留隐患。
8 结束语
总之, 输电线路和电网雷电防护是一项长期工作, 随着线路规模扩大, 电网结构复杂, 以及气候变化、雷电活动频繁, 电网雷害事故明显增多, 加强雷电参数及线路防雷分析, 开展防雷改造、采取有效的防雷措施显得特别重要。
参考文献
[1]张纬钹.电力系统过电压及绝缘配合[M].北京:清华大学出版社, 1988.