架空混合输电线路（共12篇）
架空混合输电线路 篇1
摘要：随着社会城市化的飞速进步, 城市的土地资源日益匮乏, 城市的输电线路已经逐渐向地下式电缆线路方向发展。但是, 城市周边输电线路主要还是架空线路, 进而造成大量的电缆-架空线的混合输电线路的出现。因此, 对电缆-架空线的混合输电线路的故障测距的研究, 已经受到越来越多的重视。本文主要介绍了电缆-架空线的混合输电线路的故障类型和故障测距的主要内容, 并对行波故障测距的方法和仿真验证和实现进行研究。
关键词：电缆-架空线,混合,输电线路,故障测距
随着城市周边电缆-架空线的混合输电线路不断增多, 加强度电缆-架空线的混合输电线路的故障测距研究非常重要。混合式输电线路中架空线段的故障中单线接地发生最频繁, 在电缆的实际运行中电缆故障率比架空线路低。但是, 随着电缆的绝缘介质的不断老化, 输电线路易发生接地故障。线路发生故障时, 故障定位相对简单, 但是电缆因在地下定位难度较大, 故障发生后的准确定位, 对于输电线路的维修有重要作用。随电缆-架空线广泛应用, 对于输电线路故障的快速和准确定位具有重要的意义。
1 电缆-架空线混合输电线路的故障概况
电缆-架空线混合输电线路的故障类型主要有四种:单相、两相、两相相间和三相等短路故障, 其中单相、两相以及两相相间属于不对称故障。这四种线路故障的类型中, 在整个输电线路故障中比重最大的是单相短路故障, 约占65%;发生故障概率最小的是三相短路故障, 只占输电线路故障中的5%[1]。但若发生三相短路故障后产生的短路电流较大, 当达到最大峰值时, 会将电力元件烧毁, 甚至会影响整个电力系统的正常运行。
电缆-架空线混合输电线路发生线路故障主要是因为绝缘子被击穿导致的, 其中纯金属性的故障较少, 大部分是通过杆塔接地电阻或电弧电阻形成接地故障。土壤的电阻率会影响接地电阻大小, 土壤电阻率低, 杆塔接地电阻值一般在10Ω左右, 土壤电阻率高, 其接地电阻约≥30Ω。
除此之外, 天气变化情况、故障的类型以及地理环境条件等都会影响过渡电阻, 且电缆线路线路电气的特性、物理结构以及敷设的情况等和架空线路之间的差异较为明显, 导致线路故障发生的原因也不尽相同。电缆长期敷设在地下, 并受通道内化学物质腐蚀、外力的碾压等损坏了电缆的绝缘, 最终导致线路故障的发生。
2 电缆-架空线混合输电线路故障测距主要内容
2.1 输电线路故障测距的对象
当前故障测距工作中, 电缆-架空线混合输电线路以及T型输电线路是其重点研究对象。T型输电线路中有三个端点问题存在, 科学、合理的解决好三端数据同步问题是故障测距的关键环节。目前获取三端同步的数据主要依靠的是硬件设备, 但该方法投资较大, 得到的三端同步数据也不理想。
近年来, 随着电缆-架空混合输电线路应用越来越广泛, 对其故障的测距研究也越来越受社会广泛关注和重视。传统故障测距的方法已经不能为电缆-架空混合输电线路故障测距研究提供可靠的依据, 其原因主要有: (1) 阻抗法:阻抗法测距过程中容易受对策系统的阻抗、负荷电流以及过渡电阻等因素的影响;且在利用阻抗法对电缆-架空混合输电线路故障进行测距时, 由于线路之间参数的不同, 严重影响了两端参数的迭代计算且其运算的速度慢, 甚至会产生伪根现象, 很难计算出长线路故障的距离。 (2) 行波法:该种测距方法在电缆与架空线连接点之间产生波阻抗的间断点, 发生反射与折射现象, 给线路的测量增加了识别的难度。电缆以及架空线中, 行波传播的速度存在较大的差别, 因此, 无法采用相关的公式对故障进行测距。经过的输电线路较长时, 其行波波头的幅值衰减程度达且受噪声信号干扰, 降低了测距的精度[2]。
2.2 输电线路故障测距的方法
电缆-架空混合输电线路故障测距的方法主要有抗阻法、行波法以及现有的混合线路故障的测距法[3]。
2.2.1 利用抗阻法进行故障测距
通过抗阻法对电缆-架空线混合输电线路的故障进行测距, 其优势在于抗阻法测量的信号主要是工频的电压和电流。抗阻法无需安装其他的硬件设备, 操作较为方便且简单, 经济性高, 被广泛应用与故障录波以及继电保护装置中。但线路运行的方式以及过渡电阻等因素对其的影响比较大, 不同的故障条件下, 测距的误差不同且测距的精度较低。
电力系统运行过程中计算机技术的使用, 提升了电网自动化的水平。大量的故障录波装置以及微机式的保护装置被应用到电网中, 微机式的保护装置能够准确的将故障发生时相关的电气量记录下来, 然后对其进行计算和分析, 大大提升了抗阻法检测的精度。
2.2.2 利用行波法进行故障测距
随着数字信号处理、微电子技术以及全球定位系统等技术的不断发展, 出现了现代的行波故障测距方法, 该方法主要是通过在线路上安装全球定位系统以及高速采样等装置, 对故障暂态信号进行监测。现代行波法在对故障进行测距过程中, 受线路运行的方式、过渡电阻以及故障类型影响比较小, 其测距的精度较高, 但该种方法成本较高。
2.2.3 利用现有的混合线路故障测距方法
现有的混合线路故障测距方法, 主要是通过双端电压以及电流的值来推算出连接点的电压和电流值, 对比幅值找出故障点, 然后根据故障区段相关的参数进行迭代计算, 并计算出故障点的距离。但该方法只在结构单一的混合线路中适用, 若出现电力电缆与架空线交替的混合线路, 则会随着连接点数量的增加, 增大器误差, 降低测距的精度。
3 电缆-架空线混合输电线路的行波故障测距方法分析
因电缆-架空线路的参数不同造成波阻抗不同, 因此, 两段线路连接处属于波阻抗的不连续点。对于行波法而言, 两段线路的波速不同, 线路发生故障引起的行波折反射过程会更为复杂。某电缆-架空线的混合输电的线路结构, 如图1[4]。
在图1中, N和M指线路两端电源, Z是电缆线路和架空线路连接点, Ln表示架空线路的长度, Lm表示电缆线路的长度。如果电缆-架空线路的事故发生于Z点位置, 则线路中会出现向MN两端延伸出现暂态行波的传播, 当线路中的行波到NM两段时间表示为tn和tm, 故障的发生绝对时刻用表示t0, 则行波传播到线路两端的时间为△tn=tn-t0和△tm=tm-t0, 则行波传到两端的时间差为一个常数△tn-△tm=tn-tm=△t。
对某电缆-架空线混合输电线路中故障发生时的行波传播过程进行分析, 详细见如图2。
在图2中, Zm表示电缆线上的一点, 当Zm点的线路发生故障时, tm-tn<△t, 则能够判断出输电线路中的故障发生于电缆中, 如tm-tn>△tt'm时, 表示故障的发生在架空线段中。使用行波故障法进行线路故障的判断, 需要知道行波自相连的连接点至线路两段的母线位置时间, 因两段的线路长度Ln和Lm是已经知道的, 线路中的参数也是已经知道的, 则行波于线路中传播的速度可由线路的参数获得。行波的波速v=1/√LC, 公式中的L、C表示单位长度的导线电感及电容值, 进而通过计算得到△tn和△tm。
当电缆-架空线路中的故障区确定后, 能够使用单端行波的故障测距相关原理进行故障位置的确定。本文提出了电缆-架空线的混合输电的线路单端式行波故障的测距方法, 避免了参数折算带来的误差。且通过实践证实, 通常情况测距结果具有可靠性, 且相对于双端式行波测距的测距精度相对较高。实际应用中, 需要将双端和单端的行波测距的原理相结合, 才能够得到较为理想的测距。
单端式行波故障的测距方法, 主要依据行波理论来实现。当输电线路故障发生时, 初始的行波将到母线位置后产生折反射, 自母线至故障位置的传播中, 行波会在经一段时间之后再次自故障位置反射回来, 此段时间的间隔和故障距离呈现正比关系, 此段的时间的测量主要应用单端式的行波测距计算。
4 电缆-架空线混合输电线路行波故障测距的仿真验证和实现
电缆-架空线混合输电线路的故障测距的仿真主要采用Matlab的仿真软件PSB模块验证和实现[5]。验证电缆-架空线混合输电线路故障测距仿真验证时, 主要采用500k V的电缆-架空线混合输电线路, 而线路各相间有互感现象, 会影响到测距的效果。因此, 应将原始的信号相模变换解耦, 并将相量转换成模量, 使各模量耦合关系消除。
但转换后大地和三相导线间会出现回路, 影响了模量测距精度, 因此, 测距过程中应选择线模来进行。转换小波将模的极大值与信号中奇异点相对应, 确定出检测点与行波波头之间的时刻。小波具有线性相位以及对称性, 能够对信号的奇异点精度高度定位, 因此, 仿真时应选用小波, 并将其作为小波的基函数。
若发生故障的位置是在线路的电缆段和架空线的连接处位置, 则应计算出行波到达其中一端所需的时间, 然后判断出电缆段故障发生的地点。通过线路波阻抗计算的公式计算出线路两端波阻抗, 由此判断出该端初始行波、线路连接点反射行波以及故障点发射行波。
综上所述, 随着电缆-架空线的混合输电线路不断增多, 加强度电缆-架空线的混合输电线路的故障测距研究具有重要意义。本文提出了单端式行波故障测距方法, 需要依据线路中各项参数, 通过输电线路故障测距的仿真和实现, 证实行波故障测距方法有效性。在实际操作中, 需要结合具有现场环境, 进行测距结果的多方法验证和比较, 最终进行故障位置的确定。对于实现电缆-架空线混合输电线路故障定位的准确及快速的判断具有重要价值。
参考文献
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[5]刘延鹏.电缆-架空线混合输电线路故障测距研究[D].西安科技大学:电力系统及其自动化, 2012.
架空混合输电线路 篇2
报送单位：
报送时间：
酒泉输电线路工区带电班
一、基本情况
架空输电线路专业工作组织机构及主要人员状况
酒泉输电线路工区带电班共有职工9人，其中中级工1人，高级工4人，技师4人，班组与2008年10月成立，是一支团结上进、朝气蓬勃的超高压输电专业带电作业及技术检修队伍。班组共有工器具库房两处，其中专业带电工器具库房一处，用于带电作业工器具干燥与归类。班组现主要从事公司输电线路检修消缺、大修技改等工作。
二、专业管理主要工作情况
（一）线路专业管理工作主要情况
带电班继承以往人文管理传统从稳定职工思想、培养职工奉献热情作为人文工作重点来抓，通过五大员岗位责任与人员分工，将班组各项生产工作与资料管理、缺陷处理、技术培训和班组建设工作一同推向前进。这一年，我班应工区要求及时调整工作部署和培训计划，进一步完善各项规章制度及检修作业指导书并加强监督管理，形成了集运行巡视、检修消缺、工程验收等工作于一体的综合性班组，顺利完成了工区下达的生产任务。通过一年的工作，在班组建设和职工业务技能水平等方面均取得了很大进展。
（二）线路“三措”计划完成情况
为了更好地贯彻落实国家《安全生产法》，加强电力安全生产监督管理，确保人员安全生产，2010年我班针对安全生产工作，主要从查思想、查制度、查管理、查隐患和抓落实等五个方面进行。加强对员工生产、生活的安全管理，认真抓好安全学习和对人员的安全教育，首先通过对一些典型案例、事故的学习，结合我班检修消缺、线
路验收等实际工作进行现场分析和危险点告知并书写学习心得，其次是对全班人员进行安规知识学习任务的布置和考核，个人安全考核成绩列入员工考核档案。增强全班员工对电力安全生产的重要性和必要性的思想认识。形成从“要我安全”向“我要安全”的转变，把对认识安全生产的重要性提到了一个新的高度。
（三）大修、技改工作
2010年1—6月份，带电班共参加线路停电检修消缺工作4次，消除缺陷85处，缺陷消除率达到100%。7—10月份参加公司750千伏河泉一、二线、330千伏嘉玉二回线竣工验收工作，带电班员工发扬不怕吃苦、连续作战的精神，团结协作、密切配合、尽职尽责的对线路铁塔本体，挂线部位、带电部位、接地装置及基础防护等方面进行了认真细致的验收，严把工程质量关，对线路缺陷及时发现并迅速通知施工方进行消除，历时90天后保质、保量完成公司750千伏河泉一、二线、330千伏嘉玉二回线竣工的竣工验收任务。
（四）线路状态检修工作情况
截至2010年底，班组开展330kV电压等级交流输电线路状态检修合计 5回，总长度 644km。其中，正常状态3回，280.589km，占45%；注意状态2回，363,。42km，占55%；
截至2010年底，班组开展330kV电压等级交流输电线路状态检修合计 5次。其中，C类检修5次
四 工作经验、建议
搞好班组职工培训，建设一支高素质的带电作业职工队伍，使全班职工能充分适应公司“创一流”工作的要求成为了职工教育培训工作的重中之重。在这样的形势下，我班培训工作遵照公司、工区职工
教育培训工作指导方针，结合本班实际情况及特点，以理论联系实际为重点，本着巩固基本知识，提高业务技能的原则，努力抓好现场技术培训，使每位职工都能称职现任岗位，具体工作有：
1、超高压输电线路带电作业知识培训和取证：
2010年4月、10月我班以公司和工区的培训计划内容为依据，结合班内实际培训情况，分批派员至武汉电力科学院、成都电力科学院进行超高压输电线路带电作业的系统培训并取得证书，从根本上解决了以往员工培训工作的随意性、盲目性、重复性等问题，使人员培训工作有了明确的目标，同时也使职工有了具体、集中学习的内容和方向。确定了我班职工应必备的带电作业专业知识、基本技能及专业技能，明确了带电作业人员所应具备的素质和要求，同时也为衡量人员能否胜任本岗位工作提供了依据。
2、加强“三提高”管理考核工作
“三提高”管理考核办法开展多年来的实践证明，这种方法对强化职工培训，提高职工业务技能是一种行之有效的方法，对增强班站内部竞争机制，提高职工学习积极性有很大的激励作用。我班在坚持继续深入开展这一管理考核办法的同时，根据实施过程中出现的问题随时作以修订、补充和完善，加强“三提高”管理实施中的过程管理，力求其真实性和实效性，以此也作为奖金分配的衡量标准。
3、有计划、有针对性地加强职工岗位练兵
我班积极开展职工岗位练兵活动，把练兵比武活动融入到正常的生产活动中，针对安全隐患排查、消缺和线路竣工验收等重点工作，结合春、秋季安全大检查、迎峰度夏、防洪、军事和黄金周保电等，本着操作性强、效果显著的原则开展技术练兵、技术竞赛等活动，促
使职工加强学习，苦练技术，切实提高业务素质。创造职工相互学习，取长补短的机会，增强培训意识，达到培训目的。
五 主要困难和问题
1、个别人员的安全学习还不够理想，安全学习的质量和效果还需提高，对员工执行安全生产规章制度的要求、监督还要进一步加强。
六 下阶段重点工作
下阶段我班安全工作要在原有工作的基础上，紧紧的围绕公司、工区的生产目标开展安全工作，重点抓好如下几个方面：
1、继续深入抓好人员的安全学习和安全思想教育，使安全活动深入发展，在班组形成良好的人人重视安全的局面
2、进一步搞好安全知识、业务技术培训，用提高员工的业务知识来促进安全工作向前发展，用先进的技术和标准来提高安全保障。
3、安全监督工作由检查为主，逐步向督促、协助有关部门做好隐患处理的方向发展，使存在的不安全问题得到更快更好的解决。
架空输电线路设计的优化 篇3
关键词：架空输电线路；设计；优化；安全监测
中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0122-02
1 输电线路线径的优化设计
在架空输电线路的工程建设中，线路路径选择是重要环节之一，它与整个电网的安全、可靠和稳定有着直接的联系。对于地形复杂的地区来说，线路两端的变电站廊道会变得十分紧张，另外选择的路径要尽量避开厂矿企业、规划区以及地质较差的地带。因此，在路径选择上要充分运用与公路、铁路以及电力线等的交叉跨越点；尽量减小线路路径，选择交通运输条件好，便于施工运行的路径；制定好线路路径后要上报给有关部门审核；施工过程中要注意测量的准确，与实际的地理情况相结合，减少曲折路径。设计人员应该对地形图进行认真仔细的分析，切实保证方案的可行。
2 输电线路的优化设计
当下，智能电网的概念逐渐普及，它集先进的网络技术、传感技术以及计算机技术于一身，实现了电网运行的安全、可靠、高效、高质量、经济等。智能电网的主要优点在于：具有较强的自愈能力，运行经济、高可靠性等。进行输电线路的智能化设计是建设智能电网的重要环节。在实施远距离大容量输电过程中，需要不断增强输电线路防范故障以及抵御灾害的能力；为此，建设相应的线路防灾保障信息共享技术平台十分必要，该技术平台能够监测到具有较大破坏力的自然灾害信息并进行相应的分析和预报，提高输电线路的综合防灾能力。经过电力工作人员多年的不懈努力，当下已经发明出一种新型的高级输电线路安全运行监测系统。在该系统中，集成有全天候监测传输导线、绝缘子以及覆冰情况的相关机制；通过远程视频监测装置还能够实现远程控制。先进的传感器被应用于该系统中，如：红外、光纤、电流以及湿度等传感器，大大提高了线路监测水平。
2.1 输电线路的运行安全监测
近年来，随着大型电力设备厂商对新型传感器的研究和开发，各类先进的传感器被应用于架空输电线路上。将传感探头设置于输电线路的探测热点上，获得相应的监测信号。在在线监测中，传感器的特性是非常重要的，它实现了对输电线路状态以及实时环境的全方位监测。进行在线监测的重要设备是：红外传感器，它实现了对导线温度的监测；电流互感器，实现对电流的监测；对环境变化实施监测的传感器；对绝缘子污闪进行检测的传感器；对覆冰拉力进行监测的传感器等等。当下，我国的架空输电线路中，普遍采用的是钢芯铝绞线以及钢芯合金绞线，在考虑输电线路的安全上，重点考察的是在发热作用下，导线机械强度和导线连接处所受到的影响。按照相关规定，导线允许的温度限额为70℃，在不改变当前输电线路结构和保证电网安全的基础上，尽量提高输电线路的输电能力。
2.2 绝缘子的污闪监测
在架空输电导线上，绝缘子是非常重要的设备，它保证了导线与横担和杆塔之间的可靠绝缘。在实际使用中，绝缘子需要承受来自导线垂直方向的荷重以及水平方向的拉力，受风吹日晒以及雨淋冰雪的作用，绝缘子的特性也会受到相应的影响。因此，保证绝缘子有良好的电气性能和较强的机械强度是非常重要的。绝缘子的污闪现象会造成大面积的停电，降低电网的可靠性。当下，在绝缘子污闪事故的预防中，较为先进的方法是绝缘子污秽程度在线检测；这种方法通过检测绝缘子污秽的相关信息，对发生污闪事故的概率进行预测评估，及时预防污闪事故的发生。在该系统中，检测出绝缘子的污秽程度是一大重点。在国际上，常用的方法是最大泄漏电流法。通过测量泄漏电流，可以综合反映出电压、气候以及绝缘子污秽等因素，对绝缘子出现污闪现象进行准确的评估，实现自动检测和报警功能。在这种方法中，泄漏电流的测量十分方便，因此，在在线监测中使用十分适宜。即：通过在绝缘子上安装相应的电流传感器，对泄漏电流实施实时的监测。
2.3 输电线路覆冰的监测
我国幅员辽阔，输电线路所处的地理位置复杂多变，覆冰现象也较为严重。导线覆冰后会导致舞动振幅的增大，造成相间闪络、跳闸停电以及导线折断等事故。对输电线路的覆冰情况有充分的了解，及时控制不良状况有利于阻止导线受到进一步的破坏。对此，国内外学者也进行了深入研究，建立了相应的观冰站、气象站等，对现场进行观察和对数据进行收集，各相关技术也有了较大的进步。其中，输电线路覆冰的在线监测是较为先进的方法之一。相应的系统能够对导线现场覆冰的相关信息进行及时、准确的记录，为防冰改造提供信息参考。图像法、称重法以及弧垂法是较为常用的检测手段。其中，图像法是在输电线路的塔杆上安装相应的摄像图，对实时图片进行采集，从而计算出导线的覆冰面积和厚度。这种方法操作起来较为简单，并且具有直观的特点。存在的不足是：摄像图只能监测距离较近的导线覆冰情况，所采集的信息也是极为有限的；在积雪较多的天气环境下，摄像图有可能被冰雪覆盖住而无法起到监测作用。称重法的原理是在输电线路上安装相应的拉力传感器，对一个垂直档距中的导线重量进行测量，将测量的结果减去导线的净重，得到的就是覆冰的质量，通过相应公式换算得到覆冰厚度。称重法具有直接、简单、可靠的特点，是当下使用较为广泛的一种在线监测手段。最后，弧垂法是通过采集的诸如导线倾角、弧垂等信息，与线路参数和状态方程等相结合，共同推导出导线的覆冰重量和厚度，这种方法计算得到的结果是档内平均值，在反映覆冰具体分布情况中效果较差，另外，在不均匀覆冰情况下，这种方法存在较大的误差。
3 远程无线通信方式
在架空输电线路运行过程中，所采用的传感器能够获取相应的监测信号，这些信号通过无线通信网络实现远程传输，被输送至监控中心；另外，监测系统也实现了远程设备的无人化巡视。这样，电力公司能够完全控制电力专网，对输电线路的运行状况进行随时掌握。当下使用较多的远程无线通信方式是分组无线业务方式，它与因特网相连，共同构成了中心计算机到多个用户点的组网方式。GPRS技术也被运用其中，它能够实现对资源的高效利用，具有较快的传输速度、网络覆盖面积广等优点，在输电线路的故障定位监测中较为实用。
4 结语
架空输电线路在电力系统中担负着输送和分配电能的重要工作，保证输电线路的安全可靠具有重要意义。本文通过对线路优化设计的探讨，对先进技术的使用，旨在进一步提高架空输电线路的运行水平。
参考文献
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[2] 刘扬.浅析架空输电线路设计[J].中国电力教育，2009，（3）：12-14.
架空混合输电线路 篇4
1基于小波分析的架空线混合输电线路故障测距原理
架空混合输电线路在当前我国电力输送领域的应用频率和范围都处在不断增长时期,这类线路的故障测距工作需要多种因素影响,如线路导体的绝缘状况、待测线路的电导率、外界环境对于线路行波的影响以及行波的波形畸变等情况,只有充分考虑到以上多种因素,在故障测距工作中才能够最大限度的减小误差,促使电力输送工作早日恢复正常。
基于小波分析的电缆故障测距原理在架空混合输电线路故障测距中是互相通用的,二者多数情况都较为类似,以普通电力电缆故障测距方法适用于架空混合专线会遇到一些特殊问题,只有在解决这些问题的基础上,才能够很好的完成架空混合输电线路的故障测距工作。比如其在架空混合线路中对行波波速不易确定,且难以识别反射波;在实际实际线路故障测距中会在分支点出发生反射或阻抗不匹配等,影响故障测距准确性;且架空混合输电线路与普通电力电缆在物理参数上差别较大,二者无论是行波信号的反射还是采样装置的采集工作差别都较大,所以,很有可能造成架空混合输电线路故障测距工作的失败,这些都需要在实际故障测距中选用合适方法、针对架空输电线路特殊性性进行深入研究分析来保障故障测距工作的有效性。对于架空输电线路故障测距来说,使用基于小波分析的电缆能够将原本较为复杂的输电信号转化为多频率信号进行分流,针对不同信号的波形、位置和幅值在时域上进行直接反应,有助于更好的实现噪声和信号的分离。所以,目前小波分析已经广泛应用中各种数字信号的处理,比如奇异信号的检测、滤波以及信号边缘检测等。与传统行波故障测距相比,小波分析法无论是对反射波的识别精确度上还是对行波波速的确定上都有着十分出众的应用优势,大范围应用推广也成为了必然。基于小波分析方法对架空线混合输电线路进行故障测距工作,需要对反射脉冲的起始点位置和故障点位置进行明确区分,然后配合相应的算法实现故障的精确测距,最大限度的减少工作中的误差,保障输电线路的顺利工作。
2基于小波分析对架空混合输电线路故障测距的方法分析
目前通常用来进行信号处理的小波主要有四种,分别为Coiflets、Daubechies、Morlets和Symlets,考虑到行波信号检测时必须具有的正则性,其中Daubechies小波较为适合应用于架空混合输电线路的故障检测工作,它对于高低频的故障信息有很好的完整反映,同时应用过程中考虑到小波变换和重构信号所需要的庞大计算量,我们最终选择以4阶Daubechies小波对架空输电线路展开故障测距。输电线路的故障测距多数选择向待测电路输入脉冲电流来采集故障反射点的行波信号来计算故障点和测量点的距离,我们本次也采用脉冲电流法来进行故障测距。对于反射时间的确定可通过确定模极大值点出现的时间来确定到达时间,计算测距。
我们假设故障录波装置装在线路左侧,定为M,其电压(工频量)为,由母线流向线路的电流为,则阻抗的计算公式为:
假设线路参数对称,其分布参数计算如下,其中γ为线路传播系数, Zc为线路波阻抗,l为线路长度
结合输电线路的具体参数、长度和故障点、连接点等参数信息,进行带入计算,最终就能够得到满意的结果。
架空混合输电线路与普通电力电缆不同,有四种类型,考虑到其多数长度特异,所以脉冲信号的捕捉与反映可能会存在一定困难,因此,本次选择计算量相对较少且型号较为普遍的电缆——架空线型线路为例进行分析研究。针对电缆——架空线型线路,使用小波分析法进行测距时需要考虑到两大主要影响因素,一是无论其是否发生故障,因阻抗不匹配原因都会导致行波信号在连接处发生反射从而影响对故障点的判断,二是混合线路中由于前后波速的不同变化在计算时要考虑到不同波速选用对应算法从而完成对故障点的精确识别,以完整测距计算。
小波分析法在本次架空输电线路中的应用要根据其线路情况进行一定程度的改进,要考虑到混合线路连接点问题。连接点的识别是确保精确测距的关键之一,所以想要识别不同信号就要充分利用非故障相的行波信号来完成连接点的确定工作。至于行波波速的确定,可使用光速测距,考虑到混合线路中电缆的特殊性,为减少位差,可在实际测速中采用实测非故障相波速的方法对采集到的信号进行变换以得到最精确的行波信号和行波频率,再通过注入脉冲电流的方式完成精确检测。对于频率相近的信号要以重构高频信号的方式进行测距以提升精准性。测距工作中,可通过向待测线路注入脉冲电流采集非故障相和故障相的行波信号,根据非故障相的行波信号计算其在电缆中波速和连接点的位置,采用小波分析法对故障点的位置进行计算,确定连接点和故障点的位置关系,然后针对连接点是否发生故障进行分别解散,假如连接点发生故障,则根据电缆长度和行波在架空线中的波速计算故障点位置,假如连接点未发生故障,则根据行波在电路中的波速计算故障点位置,要考虑到架空线路和混合线路的不一致,对电缆本身长度的加减作出正确判断,最后输出结果,得出故障测距结果。
为验证架空混合输电线路中小波分析法对故障测距的效果,本次研究通过仿真验证建立系统模型进行故障测距,采用ATP法对架空输电线路故障数值进行仿真,然后采用Matlab对仿真数据进行小波分析和故障测距,通过分别模仿连接点、混合线和架空线上的故障情况,准确的计算出了故障点位置,完成了故障测距工作。
这次仿真验证结果显示本文所选用的小波分析法对于架空混合输电线路的故障测距有着很好的效果,无论是连接点、故障点的确定还是行波波速的计算结果都有着较高的精确性,即使是面对十分恶劣的故障条件,其误差也相对保持在一个合理的范围之内,说明其能够在实践应用中发挥积极作用,但是考虑到实际工作中可能存在的众多测量误差,在具体应用实践中还需要考虑到多种问题以更好的提升其稳定性和精确性,完成准确故障测距工作。
应用小波分析法进行架空混合输电线路的故障测距应用简便、适用范围广、精确度高,能够显著提升架空混合输电线路故障测距工作的准确性,高效快速的完整精确测距,有助于快速解决输电线路供电障碍,保障其顺利运行,可大力推广应用实践。
摘要：架空混合输电线路故障测距工作的精准快速完成有助于保障输电线路运行的高度连贯性,采用小波分析法对其进行故障测距有着良好的应用性,本次通过合理设计小波分析法完成了对架空混合输电线路的检测,并且通过仿真验证证实了其优越性,说明小波分析法应用于架空混合输电线路的高精度和高准确性。
架空混合输电线路 篇5
摘 要：10kV架空输电线路发生故障不仅影响着电力系统的正常运行，还影响用户的用电安全，本文着重探讨10kV架空输电线路的常见故障及其防范措施。
关键词：10kV；架空输电线路；常见故障；防范措施
中图分类号：TM726 文献标识码：A
现阶段，尽管10kV架空输电线路不断发展，但其发展仍然面临困难。在线路的运行中经常会出现许多故障，对用户的用电安全造成威胁，电力企业的经济效益也受到影响。本文以10kV架空输电线路的常见故障为切入点，深入分析产生故障原因，并针对这些故障切实提出有效的防范措施。
一、10kV架空输电线路的常见故障原因分析
由于各种各样的因素影响，10kV架空输电线路在运行过程中时常发生故障，常见的故障主要有雷击事故、跳闸事故、单相接地故障等。这些故障的出现，不仅影响着10kV架空输电线路的正常运行，还影响着供电质量与安全问题，一旦线路发生故障，就会造成很多不必要的损失。以下是对10kV架空输电线路的常见故障原因的具体分析。雷击事故
雷击事故是10kV架空输电线路的最常见故障之一，且难于解决。通常意义上讲，雷击事故可分为很多种，例如绝缘子击穿或爆裂、断线、过桥线烧毁等。造成雷击事故的原因有很多，例如线路本身缺陷、缺少有效的防雷措施等。就10kV架空输电线路本身缺陷而言，如果输电线路本身质量不符合要求，那么在雷雨天气就非常容易发生雷击事故。例如绝缘子质量差，尤其是P-
15、P-20针式绝缘子质量存在缺陷，极易发生雷击针式绝缘子爆裂事故，进而导致10kV架空输电线路接地或发生相间短路故障。除此之外，导线连接器接触不良也是造成雷击事故的主要原因之一，通常选择并沟线夹作为10kV输电线路的连接器，在线路接触上效果不是很好，很容易出现故障。就缺少有效的防雷措施而言，其在很大程度上增大了危险系数，使整个线路得不到有效的保护，经受不住强大雷击电流的冲击而产生故障。通常来讲，线路在设计阶段会有专门的防雷设计，安装避雷器及接地装置等，但如果避雷器老化，不能充分发挥避雷作用或者避雷器接地装置不符合规定的要求，不能及时将电流导向大地等，都会造成雷击事故。跳闸事故
10kV架空输电线路跳闸是10kV架空输电线路常见故障之一，主要是由人为因素造成的。这里所说的人为因素是指施工技术水平较低与外力破坏两个方面。在施工中，如果架空裸导线路导线与支持瓷件绑扎不实，导线连接点搭接缠绕或是压接不合格造成放电，线路与电气设备连接没有采用铝设备过渡板，使非同类金属连接造成氧化引起高温烧断导线。在架空10kV架空输电线路时，如果过分紧固10kV架空输电线，会硬性导致线路损伤，久而久之，便会引起线路各种故障问题进而导致10kV架空输电线路跳闸。除此之外，外力破坏也是导致跳闸事故的直接原因。现阶段随着10kV架空输电线路的发展，电力线路多采用性质优良但造价较高的金属材料，一些不法分子，窃取线路设备，直接导致线路跳闸。单相接地故障
所谓的单相接地故障是指三相电力系统中，仅在一相导线与地之间出现的绝缘破坏。导致10kV架空输电线路单相接地故障的原因有很多，例如裸导线在绝缘子上绑扎或固定不牢固脱落到衡坦上、绝缘导线与树枝长时间相碰、导线在风的作用下引起绝缘层的破坏而发生单向接地、设备单向绝缘击穿等，这些因素均可以导致10kV架空输电线路发生单相接地故障。除此之外，用户管理不善，也会导致线路单相接地。
二、10kV架空输电线路的常见故障防范措施做好防雷保护工作
前文已述，由于缺少有效的防雷保护措施，使得10kV架空输电线路在雷雨天时常发生雷击事故，影响线路的安全供电。故而，在线路施工过程中，要应用先进的氧化锌避雷器，充分发挥避雷作用；更换、安装支柱式绝缘子，提高线路耐雷性能；选用质量好的并沟线夹，逐步更换年限使用久远的并沟线夹作导线连接器，并严禁不用线夹而缠绕接线，确保导线连接器接触质量；检查、整改接地装置，确保线路电流及时导入大地，不损伤线路。提高施工技术水平
在施工过程中，不仅要按照相关流程规范进行施工，更要确保施工的质量。在选择线路方面，要选择那些质量优良且绝缘性能良好的，抗老化作用较强的10kV架空输电线路。在施工过程中，要注意施工的规范性，例如架空10kV架空输电线路时，要确保10kV架空输电线路不受损伤，且电线杆质量要过硬且要埋深，避免出现电线杆折断的现象。不仅如此，要结合现代化技术，实现配网自动化，通过计算机网络与现代监控基础，监察10kV架空输电线路，一旦发现问题，准确判断故障点及其原因，及时修理维护，有效进行10kV架空输电线路跳闸预防工作，很大程度上推动着电力系统的发展。做好10kV架空输电线路的日常维护工作
尽管现阶段的10kV架空输电线路运行已融入自动化元素，但仍处于发展阶段，并不能完全实现自动化，所以在10kV架空输电线路运行管理方面，为了确保线路的运行安全，就要切实做好线路的日常维护工作，严格按照相关的电业安全规章制度进行维护，不仅如此，还要定期检修线路，一旦发现安全隐患，要及时的排除。加大监管力度
对输电线路加大监管力度可以有效防止人为因素中外力破坏因素对10kV输电线路的影响，同时要落实责任，将监管区域划分成几个部分，使得个人责任更加的明确化，一旦发现问题及时解决，不仅提高了监管效率，也进一步防止输电线路发生故障。加大宣传保护力度
防止10kV架空输电线路发生故障，不仅要从电力企业做起，更要提高人们对10kV架空输电线路的保护意识。加大宣传保护力度，避免外力破坏作用对线路的影响，在一定程度上保护着10kV架空输电线路，防止其故障发生。
结语
综上浅述，10kV架空输电线路在运行过程中容易发生故障，影响正常供电，甚至威胁着供电安全，所以要在10kV架空输电线路出现安全隐患时及时的排除，在故障发生时，及时的检修。为了防止故障发生造成不必要的损失，就要切实做好10kV架空输电线路的运行管理工作，提高10kV架空输电线路供电可靠性，实现可持续发展。
参考文献
浅谈架空输电线路工程管理 篇6
关键词:输电线路 工程管理 安全管理 质量管理 档案管理
中图分类号:TU71 文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0120-02
1 开工前的准备
工程开工之前,由建设单位负责组织各参建单位召开工程筹建工作预备会,明确各参建单位的建设任务、明确建设责任,制订各转序施工的节点;要求各参建单位做好工程前期的各项准备工作,超前考虑,周密部署,要有施工组织计划,施工过程要高标准、严要求组织施工,确保工程建设质量按预期目标完成。
根据审定后的施工图纸及现场情况,在开工前应做好充分准备工作,其主要工作内容包括:现场堪查,施工项目部驻点检查、材料站检查、施工人员、机具的入场情况检查;占地赔偿协议、施工组织设计、施工进度计划、施工图技术交底等资料的审查。
设计单位按施工断面图进行现场定位,与建设和施工单位共同到现场对线路所定的杆位中心桩进行现场交接。现场接桩人员应进行现场调查,为的是了解现场情况以便顺利施工。记录各杆塔定位点与设计是否相符;记录所跨越档段的重要或大型跨越物如房屋、铁路、电力线等是否与设计相符;记录所处地形能否满足组立杆塔和运输的需要。在交桩期间还须进行重要的现场调查,主要包括:路径情况主要调查沿线的行政归属、地形、地质及树木、经济作物分布情况;交叉跨越情况主要调查线路施工要跨越的障碍物,如铁路、公路、电力线、弱电线路、河流、房屋等情况;杆位情况调查主要调查杆位所在位置的户主、归属单位、青苗归类;对于大跨越或重要的障碍物应作重点调查。
由于输电工程的建设范围较广,投入人力、物力多,施工点分布杂,因此在工程开工前,可各施工点综合分段管理和安排工地代表现场监控。主要针对工程现场安全、质量和进度管理工作而做的部署,也为提高应急能力而做好前提性的准备。工程开工时,由建设单位组织施工单位进行施工示范作业试点,共同对施工现场定置化管理及安全措施进行全面的点评,有效地的统一了工程的管理思想和方法。
2 工程安全管理
安全管理的对象是项目建设过程中一切人、物、环境的状态管理与控制,它是一种动态管理。其目的是消除存在的各种隐患和风险,通过规范人的行为和物的不安全状态进行控制,最大限度地预防和避免意外事故。
安全计划应在项目开始前制订,确定安全管理责任,规划安全目标,确定安全技术措施,以及检查计划。例如在开工前成立工程安全管理委员会,下设安全检查小组,随时检查工程的安全情况,不定期抽检安全措施及各项管理制度的落实以及整改情况;每月进行一次安全综合大检查,由建设单位与监理单位共同组织,安全检查采用定项检查评分的形式。
安全检查的内容主要包括:查安全管理制度,查安全管理人员的统筹情况;施工现场安检包括:查现场隐患,查施工用电情况,查现场安全交底情况,查现场安全人员的落实情况。针对潜在的危险点形成之前采取有效的预防措施,有效地预防并消除安全隐患,杜绝基建工程安全事故的发生。安全检查还必须加强外包施工队的现场管理,要求外包施工作业前严格进行安全技术交底,并在工作期间监督他们的工作行为规范,坚决杜绝习惯性违章。
安全管理离不开安全教育和培训,能增强人的安全意识和知识,有效地防止人的不安全行为。施工人员进场前应完成建设管理单位组织的安全考核;安全教育应按月度开展,随着工序不同确定教育内容;特种作业人员应坚持“持证上岗”制度,严禁无证上岗。
3 工程质量管理
工程施工过程是工程质量管控的关键环节,直接决定能否实现最后的工程质量预期目标。质量管理通常包括制订质量管理目标,进行质量管理策划、控制、保证和改进。例如为了强化工程建设质量管理,在工程开工前制定《工程創优规划》;为加强和推进工程目标管理,成立安全文明施工领导小组,结工程实行监督检查;成立质量管理领导小组,在工程师建设过程中对工程质量管理情况进行监督和评议;成立 “达标投产”和“创优”工作领导小组,在工程做好定位的基础上,进行达标、创优策划,以及开展相关工作。
工程项目质量的形成是一个有序的系统过程。架空输电线路工程建设质量的优劣,主要取决于规划、设计、设备制造、建筑、安装、试验的建设质量和管理质量。在工程的建设过程中,由建设管理单位派出工地代表参与全过程施工,协助与协调参建单位在施工过程中的各种技术措施、施工工艺等专业问题,对工程进行全过程的质量控制。要求工地代表每日对各个施工面进行检查,检查过程中发现的存在问题及时反馈建设单位,对检查中发现的问题按照专业班组的分工区别整改落实,做到及时发现问题,尽早协调问题,及时解决问题。
在各阶段的分部工程验收过程中,认真审查报审的技术资料及有关技术记录、质量验收文件、合格证及试验报告,并对验收成果进行点评,对存在的工程质量缺陷责令立即整改,要求施工单位认真及时总结,对工程质量控制要不折不扣去执行,力保工程安全质量创双优的要求。通过各阶段验收的质量评价活动,以点代面,使工程整体质量能得到不同程度的提高。
按照“事前控制”的原则,由建设管理单位按月度开展质量检查。例如检查施工中特殊工种人员的证件,检查施工用的计量器具、检测仪表的合格证、校验有效期;把好材料进场验收的质量关,检查供货单位的产品合格证、理化试验报告,督促施工单位按验收规范对材料的质量进行验收并检查施工承包商的验收记录,并在供货承包商提供化验单的基础上,以抽检及现场检查为主,发现不合格的材料,责令施工人员停止使用,进行处理或更换。
为理清厂家的供货批次及加工流程,须进行供货物资监造工作,能全面了解厂家的原材料储备、生产加工、包装、运输等各个生产环节的情况,以及物资的生产、包装、发运时间表,塔材的质量和供货计划可以满足工程建设要求。
4 工程进度管理
为了在进度管理方式上进行创新和大胆的突破，在工程建设的进度管理工作中，由始至终都必须依照建设管理单位审定通过的《施工进度计划》的要求对工程进度进行控制。工程的进度管理，可按工程进度节点的松紧、施工任务的重要情况分别按“日进度指标控制法，周进度盘点法、月进度考核法”进行管理，分阶段地展开全程控制。通过管理能及时发现进度偏差，通过分析查找成因及时地补充修改工程策略，能有效避免进度出现负偏差的累增。
“日进度指标控制法”主要为在特殊情况下施工，对进度要求控制较为紧张，例如在停电施工阶段、多层面交叉作业阶段或者工期短任务重的紧张时期，都可推行日进度指标控制法。其主要内容包括：各工序的施工的进度情况，累计完成情况，各施工小队的运输、日完成工程量的情况，影响工程进度的原因分析，以及当天的天气影响情况等主要数据的统计。通过推行“日进度指标控制法”有效地对项目管理的各项指标进行掌控，及时发现问题，尽早解决问题。
“周进度盘点法”主要为工程建设期间的进度常态化管理，为建设、监理、施工单位搭建信息沟通平台，主要反映了各工序施工的进度情况，施工力量投入分析，材料进场情况，青赔处理进度统计，影响工程推进的原因分析和解决建议等信息。采用周进度的控制能有效地及时补充和修改工程策略，但在采用日进度控制时，一般取消周进度的盘点。
“月进度考核法”主要对工程建设按月度进行总结分析,并制订工程建设下个月的计划。主要包括:本月完成情况和上月计划的比较,本月进度完成情况分析,下期计划分析和建议,以及月施工计划的任务指标完成情况等内容。通过本月完成指标的累计情况进行月度考核,考核办法主要参照建设架空输电线路工程量核算完成率和作为考核依据。其计算公式为:
基础浇制实际完成量/指标量(月度计划)×0.35＋组立杆塔实际完成量/指标量(月度计划)×0.25＋架线实际完成量/指标量(月度计划)×0.4＝当月考核得分。(说明:大于1超额完成任务;等于1按期完成任务;小于1未完成任务。)
为有效达到考核作用,对施工中延误计划进度的施工单位,进行下达整改通知、进度通报等形式进行處罚;对及时完成月度计划或者超前完成任务的施工单位进行嘉奖。“月进度考核法”有机结合了激励机制,能有效促进工程进度的顺利推进。
工程进度管理在措施制定和执行上起到决定性的作用,从进度的节点控制方面,应适当地考虑以下几点:从尊重施工一线、服务施工一线做起,审时度势地做出工作安排;深入调查研究,工程在开工前首先了解施工单位的部署情况,比如人力资源,施工外部条件、管理组织等进行了摸查,做到心中有数,杜绝做出无的放矢的决策;工程应强力推行月度指标考核,在进度节点上开展强制转序,增强计划执行的严肃性;指标控制严格遵循按客观规律和科学来制定,实行动态化管理,做到松紧适度,使工程始终在紧张有序的状态下运转。
5 工程档案管理
工程项目档案是工程建设的一个重要组成部分,是工程建设过程、实体状况和建设质量的最全面、最原始的记录,也是工程项目投产后运行、维修、管理、改建、扩建及技术改造等工作的重要依据。因此规范做好工程项目档案管理工作,对保障电力设备长期安全、稳定、经济运行有重大的技术和经济意义。
工程档案管理包括在整个项目从酝酿、决策到建成投产的全过程中形成的应当归档保存的文件材料。其归档保存的文件材料主要包括:立项、审批、招投标、勘察、设计、施工、监理及竣工验收全过程中形成的文字、图形、声像等形成的全部文件,分为项目前期文件、项目竣工文件和项目竣工验收等文件。
在工程建设过程中,档案管理应按照一定的原则、要求和方法伴随着工程建设活动的不同阶段和程序,逐步形成项目文件进行整理。要做好工程档案管理工作需要注意几个重要的地方:
(1)工程档案收集和整理要与建设进程同步,如项目申请立项时,即开始进行文件积累、整理和审查工作。(2)开工前,建设单位对各参建单位的档案人员进行档案管理培训,统一归档要求。(3)监理、施工单位要指定施工阶段的档案管理机构和人员专人负责且划分职责范围,明确分项、分部、分单位工程归档文件材料的内容。(4)在工程竣工阶段,建设单位要对设计、施工、监理单位移交的文件材料进行鉴定,检查竣工文件材料的准备情况,提出移交的时限和质量要求。(5)在施工过程中,定期检查施工现场,收集施工相片记录,列为电子版资料归档。(6)设计单位移交的施工图、竣工图应包含一份电子版,列为电子版资料归档。
6 架空输电线路工程管理应注意的几个问题
6.1 关于工程施工受阻的问题
架空输电线路工程的施工范围较广,所跨越的地方与地面青苗和房屋应保持一定的安全距离。架空线路在设计中优先选择避开居住区和房屋,一般从林区辅设线路,但海南省与国内多数地区不一样,约90%的林区为经济作物,因此随着近几年来物价提升,工程施工几乎是青赔受阻影响施工进度。
措施一,取得当地政府的支持,由政府部门牵头与农户协商,强调建设国家基本设施的重要性,及时更新当地的青赔补偿定额。措施二,采用高跨方法,高跨一般为所跨越经济作物的最终生长高度再加7米的高度进行高跨,虽然增加了工程建设成本,但对施工青苗砍伐和运行维护减少了工作量。措施三,在协调过程中,维持原设计路径不变的原则性,通过进行杆、塔位的前后变动进行辅设。
6.2 关于隐蔽工程管理的问题
架空输电线路工程的施工点多、面广,在基础施工阶段,最难掌控的是现场的隐蔽工程施工,如在监理监控不力的情况下,很容易造成质量事故。
措施一,施工前部署现场工地代表,分段监控施工点,并负责反馈工程存在的问题,能有效把控工程的安全、质量管理。措施二,要求每个基础施工杆位进行相片记录,相片记录应包含杆、塔位号、混凝土配合比、现场开挖情况、钢筋定位绑扎情况、模板制作情况、浇制情况等,最后作为电子档案归档。
6.3 关于进度款拨付的问题
工程进度款在拨付的多少,是否可以按月度或按进度拨付完成支付计划,这个一直是无统一的标准定向,许多都是按工程的实际需要进行拨付。
措施一,根据月度工程量统计,随着月度安全、质量检查,开展进度调查,对施工单位申报的分项工程进度进行验收,未报验的工程量不能作为进度款拨付的依据。措施二,输电线路工程的进度统计较为简单,为减轻施工单位的资金投入压力,应按月进行考核,按月拨付进度款。根据上月进度计划进行考核,按期完成月度计划,可完全拨付实际进度款;未按计划完成任务,应按月计划的完成百分比实际拨付。在拨付进度款时应注意,各工程量的控制比例,与月进度考核法相同,分别为基础浇制(35%)+组立杆塔(25%)＋架线(40%)＝100%;或者按实际工程量、投入机械、人力情况重新进行比例分配。
7 结语
本文讨论的出发点是架空输电线路的工程管理的特点,主要集中于项目建设的管理方法和经验。随着电网智能化发展,在电网建设过程中新技术与新设备也将日益更新,其项目管理也在不断的创新。我们已经意识到一些管理工作采用常规的管理模式是难以应付的,如何改善项目管理中对资源利用的计划、组织、实施和控制的方法,必须对项目实施提供一种有力的组织管理模形式。因此,我在本文中讨论的项目管理注重的是实效性,注重提倡项目管理的创新从而适应新形式的发展要求。
参考文献
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基于架空输电线路输电能力的研究 篇7
包括输电网的运行结构、稳定性和经济性在内的网络能力和受导线热稳定允许的条件限制的线路能力决定了架空输电线路的输电能力。在我国社会经济不断发展的今天, 我国的电力行业也实现了跨越式的发展。在这一背景下, 我国的架空输电线路的网络能力获得了非常大的提升, 而且不再对输电能力进行限制, 所以架空输电线路的输电能力的研究就变成了一个非常重要的问题。
1 架空输电线路的输电能力的影响因素
载流量决定了导线的输电能力, 而热平衡与载流量两者之间存在着十分密切的关系, 所以架空线路输电能力的决定因素就是影响导线热平衡的因素, 其主要包括导线发热允许温度、导线表面的散热系数、吸热系数、日照强度、风速和环境温度等。在对导线发热的允许温度进行限定之后, 各种型号的导线本身都具有一定的极限载流量。比如以500k V和220k V这两种架空输电线路中常用的G1A-630/45、G1A-400/35、G1A-300/25钢芯铝绞线 (见图1) 为例, 上述的三种钢芯铝绞线在70℃的允许温度条件下分别具有878A、662A以及570A的极限载流量;在80℃的允许温度条件下分别具有1065A、795A以及682A的极限载流量。由于在架空线路选择中载流量属于一个非常重要的因素, 所以必须要准确地计算载流量。目前国际上在计算载流量的时候使用到较多的不同的计算公式, 比如国际电工委员会推荐的公式、英国的摩尔根公式[1]。然而这些公式在本质上是相同的, 也就是通过对热平衡原理的运用开展计算。热平衡公式为:
在该公式中, 单位长度导线的日照吸热功率和电阻发热功率分别用Ws和Wj来表示, 单位长度导线的流散热功率和辐射散热功率分别用Wf和WR来表示。
2 架空输电线路的导线选型设计
大截面分裂导线的应用率在现代电网建设中变得越来越高, 在对导线截面进行选择的时候必须要对其年费用和事故载流量等进行认真地分析。
(1) 事故载流量:在发生事故的情况下架空输电线路出现的最大载流量就是所谓的事故载流量, 因为导线在架空输电线路中大部分都是钢芯铝绞线, 因此温度在很大程度上决定了事故载流量, 也就是架空线路的最高允许温度。配套设施和导线的接触传导情况和导线强度在设计年限内的磨损程度等属于温度的决定因素。大跨越线路和110~500k V线路在我国的规定中必须要具有分别低于90℃和70℃的最高允许温度。一般导线要具有低于70℃的最高允许温度[2]。在对日照等因素进行考虑的时候可以在80℃及以下的范围内对最高允许温度进行控制。一般线路和大跨越线路在架空输电线路中具有与上述相同的最高允许温度, 其有所区别的在于在必要的的时候其一般线路可以提高到80℃的最高允许温度。在选择导线截面的工作中对以上最高允许温度进行参考的时候, 还要对短时事故进行充分的考虑, 导线的温度会由于过负荷而变得骤然升高, 这时候就需要对最高允许值进行适当的调整, 而且要选择略小于经济电流密度的实际导线截面。我国在进行导线设计的时候, 需要在40℃的最高温度条件下对导线的交叉和对地跨物限距进行检查。温升和环境温度共同决定了导线运行的实际温度, 在大多数地区具有15℃的平均气温的条件下导线通常会具有29~42.3℃的温度, 所以选择40℃的最高温度具有较高的合理性。一些一般线路是以经济电流密度为根据设计的, 所以要对其最大弧垂进行计算, 从而对交跨限距进行检验。在设计一些大跨越线路和重要交叉跨越线路的时候, 就要以导线的实际最高温度为根据对交跨限距进行检验。在对线路进行新建的时候, 一般线路可以设计为80℃的最高允许温度, 同时可以采用50℃对交跨限距进行检验。 (2) 计算年费用:对于架空输电线路的输电能力而言, 费用属于另外一个非常重要的影响因素, 费用除了在线路的建设投资方面具有重要体现之外, 同时在运管维护的时候也有所体现。在对架空线路进行建设的时候, 如果导线具有较小的截面, 那么就会减少导线的用量, 并且进一步的减轻荷载, 虽然采用这种方式可以使总投资成本得以减少, 但是会使后期的年损耗费用变高, 这种建设方案并不合理[3]。如果采用较大的导线截面尽管会使年损耗得以降低, 然而因为具有较多的导线用量, 会进一步的加重荷载, 所以会造成建设成本具有较长的回收时间, 在经济性方面比较差。
3 增强架空输电线路输电能力的有效对策
3.1 提高架空输电导线的发热允许温度
架空输电线路导线的载流量与发热允许温度两者之间成正比, 在提高发热允许温度之后导线就会具有明显提高的载流量。比如钢芯铝绞线原先具有70℃的发热允许温度, 在将其发热允许温度提高到80℃之后, 并不会明显地影响到导线的交叉、对地跨物距离、相关金具和自身的强度。如果导线的发热允许温度提升之后影响到了其他上述的因素, 就可以采取其他的相应措施加以解决。北美、日本和我国的钢芯铝绞线短时事故允许线温分别为120℃、80℃和70℃。如果立足于这个角度进行分析, 我们可以发现, 目前还可以继续提升我国架空输电线路的允许线温, 从而进一步提升我国架空线路的输电能力。
3.2 将增容导线应用在架空线路中
作为一种特异导线, 增容导线在架空输电线路中的应用能够在导线截面不变的情况下增长导线的输电能力, 其主要包括铝包殷钢铝合金绞线、间隙性钢芯铝合金绞线和碳纤维合成芯铝绞线。由于其具有较高的价格, 所以建设成本成为限制增容导线应用的非常重要的一个问题, 我国近几年来在增容导线技术方面出现了一系列的进步和发展, 使得在架空输电线路中增容导线的大规模应用变成可能。在增容改造电力供应紧张的架空线路中增容导线得到了较多的应用, 其能够在现有的线路杆塔和电网资源的基础之上, 将原有的普通导线替换成增容导线, 进一步地增加架空线路的输电能力[4]。
3.3 利用在线动态监测的方式进行增容
通常导线允许温度都是采用的静态值的极限载流量, 其采用的是恶劣气象条件下趋于保守值的计算结果作为计算的基础, 但是在实际的线路运行中并不会经常发生恶劣的天气条件, 所以选择基线载流量针对架空线路进行设计在大部分情况下都会具有超出电力供应需求的输电能力, 从而浪费了导线资源[5]。为了使这一问题得到有效的解决, 可以将在线动态监测系统设置在架空输电线路中, 对导线温度和外部气象环境进行监测, 从而充分发掘架空线路的隐性容量, 提升架空线路的输送容量。
4 结语
总而言之, 我国的架空输电线路在对导线截面进行选择的时候通常都会对年费用和事故载流量进行考虑, 这两点属于非常重要的因素。而要想使我国的架空输电线路的输电能力获得有效的提升, 必须要在对相关影响因素进行充分了解的基础之上, 利用在线动态监测系统、应用增容导线和提升允许线温等相应的方式实现这一目标。
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架空输电线路防雷分析 篇8
关键词：架空输电线路,过电压,避雷器
0 引言
雷电放电是雷云对大地、雷云之间或雷云内部的放电现象。在地球上, 平均每天约发生800万次雷击。对电力系统而言, 雷击成为引起线路跳闸故障的主要原因之一, 严重影响到输电线路的运行安全。
1 雷电及其主要参数
1.1 雷电概述
雷电放电通道主要是线状的, 有时在云层中能见到片状雷电, 个别极为罕见的情况下会出现球状雷电。雷云与地之间的线状雷电可能从雷云向下开始, 叫下行雷。下行雷又可分为正下行雷与负下行雷。最常见的是带负电的雷云向下放电即线状的负下行雷。雷云中电荷密集处的电场强度达到2 500~3 000kV/km时, 将首先出现向下发展的放电, 这种放电称为先导放电。先导每极发展的速度约为107 m/s, 延续时间约为1μs, 总的平均速度为 (1~8) ×105 m/s。
雷电发生时, 雷电的先导会靠近地面, 对地面上相对比较突出的物体释放电能, 这种情况称为迎面先导。雷电在这个阶段一般有多个迎面先导, 如果其中一个刚好与另外一个迎面先导汇合, 剧烈的中和现象就会发生。中和现象产生的电流很大, 可达到几十或几百千安。中和现象也会导致雷鸣和闪电的发生。这个过程成为雷电过程的主放电阶段, 主放电阶段存续的时间很短, 大概在50~100μs。在雷电的发展过程中, 天空中会出现多个雷电中心区域。当其中一个中心区域放电结束后, 其他的雷电中心也会相继发生放电过程。所以, 我们见到的雷电通常都是连续的, 间隔一定的时间就会发生一次, 这个时间平均在60ms左右, 一般会发生2~3次, 最多的也可能达到30次以上。
1.2 雷电主要参数
1.2.1 雷电波形
人们观测到的雷云对地放电的电流波形一般是单极性的脉冲波, 也有少数的波形是负脉冲。这种脉冲波具有重复性的特点。雷云对地的放电过程一般包括3个阶段:先导放电阶段、主放电阶段和后续放电阶段。雷电流波形如图1所示, 典型的雷电流波形通常用双指数来描述。
1.2.2 主放电通道的波阻抗
在计算雷电主放电通道波阻抗的时候, 要考虑到雷电放电通道电流的影响。主放电通道雷电流越大, 则主放电通道的波阻抗越小。波阻抗的变化范围一般在300~3 000Ω。在实际的雷云对地放电过程中, 主放电就是通过具有一定波阻抗的先导放电通道发生。
1.2.3 重复放电次数
每一个单独的雷云, 经常由多个电荷密集区域构成。在每一次雷云的放电过程中, 电荷密集区会影响到雷云放电脉冲的数量, 会形成多场放电过程, 这种现象被称为重复放电。相关数据显示, 在5 000次雷电过程中, 重复放电的次数一般为3~4次, 也有达到40次的。重复放电的间隔时间一般在30~50ms, 最短的是15ms, 最长的可以达到700ms。
2 架空输电线路上的雷击过电压
架空输电线路中常见的过电压有以下2种: (1) 架空线路上的感应过电压, 即雷击发生在架空线路的附近, 通过电磁感应在输电线路上产生的过电压; (2) 直击雷过电压, 即雷电直接打在避雷线或是导线上时产生的过电压。雷击输电线路的过电压原理如图2所示。
在雷云形成的感应雷对三相交流架空输电线路附近的大地进行放电时, 在输电线上会出现数值很大的雷击感应过电压。雷击感应过电压的产生会经历如下几个阶段:在雷云对地放电的先导阶段, 空间中沿着放电通道会聚集大量的电荷, 这样在高压输电线上就会发生静电感应现象。这时, 输电线上会出现与先导放电通道附近聚集的电荷极性相反的正电荷。而由于电荷的排斥作用, 输电线上的负电荷会被排斥到输电线的另外一端。雷云放电的先导阶段需要较长的时间, 这个阶段输电线中的电流很小。因为电力系统中中性点的设置和泄露电阻的影响, 如果不考虑额定电压, 输电线路上的电位为0。根据上述说明可知, 假设雷云先导放电通道附近的电荷电场在输电线上感应出的电位是-U, 那么输电线上的自身电荷电场必然在输电线上获得+U的电位。这样, 2部分电位大小相等, 极性相反, 在输电线上的任意点上进行叠加。所以, 在雷云放电的先导阶段, 输电线上的电位为0。
雷云放电的主放电阶段发生在雷击大地之后, 在先导阶段聚集的空间电荷被释放掉。因为先导放电阶段的电荷不可能全部被瞬间释放, 输电线上产生的感应电荷也不可能立即转换成自由电荷。输电线上此时的电位主要由刚被释放的电荷所决定, 大小为+U。输电线上电荷随着雷电主放电的推进被逐渐释放。此时的输电线路上的静电感应过电压也要相应减小。根据电荷在输电线上对称流动的原理, 释放的束缚电荷会沿着输电线向两端运动。电荷的运动产生的电流与输电线的波阻抗会形成感应过电压。如果主放电过程被瞬时完成, 产生的电流会很大, 在输电线路周围会产生极强的时变电磁场, 从而导致极大瞬时高压的产生。当然因为能量很难被瞬间释放, 所以这种情况出现的可能性很小。
3 架空输电线路的防雷措施
输电线路防雷第一道防线是通过采用避雷线、避雷针或者将输电线改成电力电缆的方法避免输电线受到直击雷的影响;第二道防线是通过提高输电线路的抗雷击水平或输电线路绝缘等措施减少或消除雷电击中输电杆塔顶部或避雷线上是产生的闪络现象;第三道防线是通过降低输电线路上绝缘的工频电场强度的方法抑制输电线路绝缘闪络转化成拉弧的可能性, 进而降低雷击输电线的跳闸率, 也可以采用中性点不直接接地的方法进行削弱;第四道防线是通过环网供电方式并装设自动重合闸的方法使电力系统供电得以持续, 提高供电可靠性。
3.1 塔顶斜拉线和耦合地线防雷
如果输电线路杆塔的机械强度能够承受, 可以在输电线路的下方架设耦合地线, 以降低输电线路绝缘子上的电压强度, 进而增加输电线路抗雷云放电的能力。耦合地线会使杆塔分担雷电流的能力增强, 从而可降低杆塔顶部的电位, 也可减小输电线上的感应电压。在地形复杂的地方, 还可以起到防绕击雷的作用。
在杆塔顶部架设斜拉线的方式也可以在一定程度上提高输电线路的防雷水平。跟耦合地线的作用相似, 斜拉线也可以起到耦合和分担雷电流的作用。在地势平坦的地方也可以在一定程度上防雷电绕击。
3.2 线路避雷器防雷
避雷器在实践中应用较广泛, 其原理主要是通过避雷器本体的非线性的伏秒特性曲线防雷。在雷电冲击到来时, 避雷器被导通, 雷电流和过电压能量大部分都可以通过避雷器向大地泄放, 也可以通过与输电线路绝缘子的绝缘配合限制雷电过电压水平, 起到保护输电线路设备的作用。
4 结语
总之, 设计架空输电线路时, 应充分关注防雷保护的重要性, 特别是对耐张塔和转角塔也要专门研究、精心设计, 务必使其具有较少的保护角。对于山区, 因地形影响 (山坡、峡谷) , 避雷线宜采用负保护角, 或者架设耦合地线、装设线路避雷器等。
参考文献
架空输电线路防雷措施研究 篇9
关键词：架空输电线路,防雷保护措施
0 引 言
为提高线路耐雷水平和降低雷击跳闸率为目的,国内外的电力专家开展了大量的输电线路防雷研究和措施改造工作。架空输电线路遭到雷击的事故发生通常要经过四个阶段:线路遭到雷击;线路发生闪络;线路由于发生冲击闪络建立起稳定的工频电弧;电力系统供电中断。针对雷害事故发生的这四个阶段,目前的防雷技术可以大致分成四类,即防雷电直击导线技术;防闪络技术;防建弧技术;防停电技术。
1 输电线路防雷的常用措施
1.1 降低杆塔电阻
根据杆塔所在地区土壤电阻率的情况,尽可能地降低杆塔的接地电阻是提高线路耐雷水平非常经济且有效的手段。降低杆塔接地电阻主要方法有以下几种。
(1) 充分利用架空线路的自然接地
在实际接地工程中,充分利用混凝土结构物中的钢筋骨架、金属结构物以及上、下水金属管道等自然接地体,是减小接地电阻、节约钢材以及达到降低接地电位的有效措施。
(2) 外引接地装置
如杆塔所在的地方和有水平敷设的地方,要设置水平接地体[1]。因为水平敷设施工费用低,不但可以降低工频接地电阻,还可以有效地降低冲击接地电阻,起到有效的防雷作用[2]。对输电线路杆塔的接地装置,其外延长度(射线长度的最大限度)如下表1所示。
(3) 深埋式接地极
如地下较深处的土壤电阻率较低,可用竖井式或深埋式接地极。在选择埋设地点时应注意以下几点:选在地下水位较丰富及地下水位较高的地方;杆塔附近如有金属矿体,可将接地体插入矿体上,利用矿体来延长或扩大接地体的几何尺寸;利用山岩的裂缝,插入接地极并灌入降阻剂;填充电阻率较低的物质。
(4) 改善土壤电阻率
接地体的接地电阻与土壤电阻率密切相关,鉴于以上原因,可以采用改善接地体周围土壤电阻率的方法,以降低接地电阻。主要方法有:
换土法 使用电阻率ρ较低的土壤来置换掉电阻率较高的土壤。这种方法虽然有效,但工程量太大,造价较高。置换材料的特性应保证电阻率低、不易流失、性能稳定、易于吸收和保持水份、无强烈腐蚀作用,并且施工方便和经济合理。
使用降阻剂 实践证明,在水平接地体周围施加高效膨润土降阻防腐剂,对降低杆塔的接地电阻效果很明显,但需要定期更换以便保持其降阻作用;
铺设水下接地装置。若杆塔附近有水源,利用这些水源布置接地极,可以收到很好的效果。若受地形和地势等因素的限制把工频接地电阻降到合格(10 Ω)以内较困难时,可以考虑采用6～8根长为80 m的水平射线的方法来降低冲击接地电阻。
1.2 输电线路全线架设避雷线
对于处于山区、草原、高原等土壤电阻率高的地区,架空输电线路的雷击绕击率非常高。为此建议35 kV以上电压等级的架空输电线路全线架设双避雷线。35 kV线路全线架设避雷线之后,其造价必然会有所增加,但增加有限,而引雷效果的作用非常明显。若按全线架设避雷线设计,除增加作为避雷线的钢绞线外,原不架设避雷线部分线路的杆塔需增加避雷线吊架,30%～50%的杆塔需加高3 m,相应的拉线、拉线基础及接地工程也将增加部分费用,这样线路的单位造价将在原有的基础上增加5%～10%左右,可见全线架设避雷线之后,增加的投资有限。
1.3 加强输电线路的运行维护消除绝缘弱点
定期检测零值劣质绝缘子,检测可用目测法和红外测温法,检测出劣质绝缘子并及时更换,也可参照输电线路定期检修的办法对输电线路实行轮换,对输电线路加强运行管理,及时消除绝缘弱点,提高输电线路的绝缘水平。实践证明:加强输电线路的运行维护消除绝缘弱点对提高输电线路的耐雷水平作用非常明显;及时清理输电线路下的树木和违章建筑,防止在雷雨天气线路下的杂物引起输电线路短路接地故障;要有防止车辆撞线路杆塔的措施,防止外力破坏,特别是要对同塔多回重点加强保护。
1.4 采用不平衡绝缘方式
为了节省走廊用地,在现代超高压和特高压输电线路中,采用同杆塔架设多回线路的情况日益增多。为了避免线路落雷时多回路同时闪络跳闸而造成完全停电的严重情况,在采用通常的防雷措施仍无法满足要求时,可采用不平衡绝缘的方案。即使某一回路的三相绝缘子片数少于另一回路的三相绝缘子片数,这样在雷击线路时,绝缘水平较低的那一回路将先发生冲击闪络。闪络后的导线相当于地线,增加了对另一回路导线的耦合作用,提高了另一回路的耐雷水平。采用不平衡绝缘的方案由于使其中一回路导线将先发生冲击闪络,影响了电网的供电可靠性因而在输电线路中很少采用。
1.5 装设自动重合闸方式
我国110 kV及以上线路的重合闸成功率高达75%～95%,可见提高自动重合闸的投运率,是提高输电线路耐雷水平,减少雷击跳闸率,提高供电可靠性,保证电网安全的有效措施。
在实际设计中,在山区、草原、高原等多雷地区,为提高输电线路耐雷水平,减少雷击跳闸率还可以在常用措施的基础上架设耦合地线,采用负角保护针配合降低杆塔接地电阻,安装喷射气流灭弧防雷保护间隙装置中装线路避雷器、加侧向避雷针以及可控避雷针等措施。这些措施在我国电网的实际工程中都得到了应用。但是在具体应用时,应综合考虑,多次试验。
2 输电线路防雷的综合措施
2.1 架设耦合地线
在架空输电线路下方架设一条耦合地线是在雷害事故多发区提高线路反击耐雷水平降低反击跳闸率的一种新型的防雷技术。对老旧和运行效果不好的线路,可以根据地形和地貌状况加装耦合地线,提高耦合系数[3,4],原理如式1所示:
式中,U′d为增设耦合底线导线上的感应电压(kV); Ud为导线上的感应电压(kV); Ub为避雷线上的感应电压(kV);UO为耦合地线上的感应电压(kV);I为雷电流幅值(kA); hd为线路导线对地平均高度(m);S为雷击点距线路距离(m);K为导线与避雷线及架空耦合地线之间的耦合系数。
耦合地线是具有分流作用和增大导线与地线之间的耦合系数,减小等值波阻抗,降低绝缘子串电位的作用;耦合地线增大了雷击杆塔雷电流的分流作用,使塔顶电位降低;耦合地线可以提高杆线处的“地”电位面,导线所处大气场等电位面相应降低,使杆塔有效高度相应减小,从而在雷击塔顶时导线上感应电压分量减小,相当于杆塔本身电感量减少,提高耐雷水平降低跳闸率。运行经验表明,安装耦合地线是降低线路雷击跳闸率的重要措施。
以110ZSG杆塔为例,杆塔接地电阻15 Ω,绝缘子串50%击穿电压设为700 kV。计算得到的不同杆冲击塔接地电阻Rch对应的线路耐雷水平I如图3所示,图中H为耦合地线在杆塔上的悬挂点高度。耦合地线高度变化时,相应的提高线路耐雷水平的效果也不一样,悬挂高度为18 m和15 m时对应的提高线路耐雷水平的效果最佳,即使杆塔冲击接地电阻达40 Ω,线路的耐雷水平仍达40 kA。可见,采用耦合地线对提高线路的耐雷水平效果明显,且免维护。因此在局部高土壤电阻率地区,可以采用加装耦合地线的方法来提高线路的耐雷水平。
2.2 采用负角保护针配合降低杆塔接地电阻
在山区、草原、高原等多雷区,雷电活动十分频繁,土壤电阻率一般较高,经常发生雷电绕击和反击,采用负角保护针配合降低杆塔接地电阻,是架空输电线路防雷保护的有效措施。负角保护针的安装在一定程度上能够降低线路的雷击跳闸率。然而,负角保护针不同的安装方式对应的防绕击效果不同。利用装针后线路绕击和反击跳闸率的计算方法,结合图1的计算参数,分析了总跳闸率与不同雷电流下负角保护针的安装位置、安装角度和安装长度的关系,结果如图2、图3、图4所示[5]。
(1) 安装位置的影响
图2表明,负角保护针长为3 m,安装角度为0°时,安装在导线横担支架处比安装在避雷线横担支架处的防雷效果相对好一些。当地面倾角小于20°时,防雷效果间的差异并不明显。
(2) 安装角度的影响
由图3表明,负角保护针长为3 m,安装在导线横担支架处时,安装角度为0°和30°的防雷效果很相近,但效果仍然是安装角度为0°时的图3杆塔参数防雷效果最好。
由此可知,对于单回线路杆塔,负角保护针宜安装在导线横担处,安装角度为0°(即水平放置),长度取2 m～3 m之间;按此种安装方式,当接地电阻为20 Ω时,负角保护针将总跳闸率降低5%左右。
2.3 安装喷射气流灭弧防雷保护间隙装置
2002年,日本的M.Tsukima,McBride等人通过实验证明了气流能够直接驱动电弧运动,并且气吹灭弧对提高微型断路器MCB的开断性能具有积极作用[6,7]。在架空输电线路上安装喷射气流灭弧防雷保护间隙装置,能够在线路发生雷击闪络时有效地保护绝缘子串免受工频电弧的灼烧,在疏导雷电能量后能够迅速切断工频续流电弧,实现既可以限制绝缘子的外部过电压又可以避免断路器频繁跳闸的功能。
喷射气流灭弧防雷间隙装置硬件结构如图5所示。喷射气流灭弧防雷间隙装置包括高压侧连接体、接地连接体、喷射气流灭弧器、信号采集装置、高压电极、接地电极等部件,高压侧连接体与接地连接体分别连接到对应的电极上,对应的电极之间形成的电极间隙距离可以调整以适应不同的电压等级。整个装置通过高压侧连接体、接地连接体与绝缘子串并列地悬挂在一起。
实际应用中,当线路正常运行时,两电极之间电位差等于单相对地电压,未达到气隙的临界击穿电压,两电极之间没有电弧,无法启动气体发生器。当雷电击中杆塔或导线时,强大的雷电过电压以波的形式通过导线传到线路绝缘子串处,由于该防雷间隙装置的绝缘强度低于被保护线路的绝缘水平,防雷保护间隙首先被击穿,将大量雷电流泄入大地,使过电压大幅度下降,从而起到保护线路和电气设备的作用。雷电流持续时间非常短(国际标准给出的雷电波最长时间仅为2 ms),幅值非常高,可以启动气体发生器,在很短的时间内(40 ms)产生大量喷射气体并形成强气流,迅速熄灭工频续流电弧并抑制电弧重燃,避免了断路器的频繁跳闸。
广西大学电气工程学院的王巨丰、黄维、曲振旭等人利用实验的方法模拟了35 kV线路绝缘子串发生雷击闪络后,强气流灭弧防雷保护间隙迅速启动灭弧装置,并在4 ms内熄灭工频续流电弧的过程。实验认为:在气体发生装置启动后,高速气流对间隙间的工频电弧产生强烈的冲击,电弧被迅速拉长脱离间隙下电极至熄灭;从高速气流产生至电弧熄灭的整个过程持续40帧,历时约为4 ms;在强气流的多重灭弧效应共同作用下,间隙间的电弧能够在很短的时间内被熄灭[8]。
2.4 安装线路避雷器
(1) 线路避雷器提高线路耐雷水平的技术原理:
将线路避雷器与绝缘子串并联安装,当雷电绕击线路或雷击杆塔将在绝缘子串两端产生的过电压超过避雷器动作电压时,避雷器可靠动作,利用阀片的非线性伏安特性,限制避雷器残压低于线路绝缘子串的闪络电压;雷电流经避雷器泄放后,流经避雷器的工频电流仅为毫安级,工频电弧在第一次过零时熄灭,线路两端断路器不会跳闸,系统恢复到正常状态。
(2) 合成绝缘子绝缘线路氧化锌避雷器的主要特点:
因其残压低使其作为限压装置的性能很优越;视线路的具体实际工程应用可以做成带间隙或无间隙型避雷器;通流能量大,可以很大程度上吸收过电压带来的能量。
(3) 线路安装避雷器的防雷分析:
雷击杆塔时雷击电流i一部分经避雷线流到相邻杆塔,一部分经杆塔入地,杆塔接地电阻(用冲击电阻Rch来表征)呈暂态特性,杆塔接地线附加电感值为L。则塔顶电位
对于110 kV输电线路,在杆塔上安装一组MOA如图6所示,计算可得荷电率为0.837,线路安装一组避雷器时线路耐雷水平Iw将提高约2.5倍。连续安装3组避雷器还进一步提高Iw,但投资也会相应的提高。
线路避雷器动作时从避雷器分流流入导线的i分量远远大于从避雷线分流流入导线的i分量,这种分流的耦合作用将导线电位提高,使:(Ut-UL)>U50%,UL和Ut的波形如图7所示[9],绝缘子不会闪络,故线路避雷器具有很好的钳电位作用,此即其防雷的明显特点。
110 kV线路避雷器应能承受96 kV的工频过电压,但额定电压取得再高也意义不大[10]。考虑到系统最高电压和工频过电压最大值同时出现的概率很小,额定电压选择90 kV也是可以的,但是为了工程安全考虑,带间隙避雷器额定电压选用96 kV。串联外间隙距离取500 mm(±5%)为宜。
在杆塔上安装一组MOA后的荷电率为0.837,线路安装一组避雷器时线路耐雷水平Iw将提高约2.5倍。连续安装3组避雷器还进一步提高Iw,但投资也会相应的提高。图8为安装在内蒙500 kV架空输电线路托源Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ线路上的塔头线路避雷器。
2.5 加侧向避雷针
安装侧向避雷针在架空输电线路的架空地线和杆塔上,用于防止雷电绕击输电线路导线,在杆塔顶部两侧适当位置应安装杆塔侧针,以防护进入杆塔侧面地线屏蔽失效区的低空雷电先导,补充地线及其侧针屏蔽的不足。双地线安装方法示意图如9所示,安装后的现场效果如图10所示。
2.6 架设可控放电避雷针
根据公式2计算单根可控放电避雷针的保护半径见图11所示。
rx=(h-hx)tan65°≈2.14(h-hx) (2)
图11中,h为针离地面的高度(m),hx为导线高度(m)。对于500 kV输电线路由于其对地高度较高,常在塔顶两边各架设可控放电避雷针,其保护范围也相应增加。
塔顶装设避雷针符合传统防雷理论,因线路弧垂使中问段保护角小于近杆塔段,因此杆塔处为绕击率较大区域,在塔顶安装避雷针后,杆塔附近的雷将会落在避雷针上,通过杆塔入地,减少了线路遭绕击的概率。
2.7 安装架空地线避雷针
通过在架空地线上合理装设防绕击避雷针,有效地增强其屏蔽性能和引雷作用,将可能遭受的绕击转化为反击加以控制,大幅度降低雷击故障跳闸率。图12为安装在雷电频繁发生区域500 kV架空输电线路上防绕击避雷针。工程经验表明,在架空地线上合理装设防绕击避雷针,可有效地增强其屏蔽性能和引雷作用,将可能遭受的绕击控制转化为反击,大幅度降低雷击故障跳闸率。
3 结束语
目前降低线路杆塔接地电阻,架设避雷线路,加强线路运行维护以及采用不平衡绝缘方式与装设自动重合闸等这些常规措施在输电线路防雷保护方面起到了一些非常有效作用。在这些常规防雷保护方式的基础上,通过理论分析结合实际工程经验,我们认为架设耦合地线,调节保护角,安装喷射气流灭弧防雷保护间隙装置,安装线路避雷器,加侧向避雷针,架设可控放电避雷针,安装架空地线避雷针,安装线路塔头避雷器等方法可以有效地提高输电线路的防雷作用。
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论架空输电线路的防雷 篇10
防直击, 就是使输电线路不受直击雷。
防闪络, 就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。
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。
防停电, 就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。
架空输电线路防雷的具体措施
现对生产运行部门常用的架空输电线路防雷改进措施简述如下:
1 架设避雷线
架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线, 同时还具有以下作用:
(1) 分流作用, 以减小流经杆塔的雷电流, 从而降低塔顶电位;
(2) 通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压;
(3) 对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。
通常来说, 线路电压愈高, 采用避雷线的效果愈好, 而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。因此, 110 k V及以上电压等级的输电线路都应全线架设避雷线。
2 安装避雷针
安装避雷针也是架空输电线路常用的一种防雷措施。
但是在实际应用却存在以下问题:
(1) 由于避雷针而导致雷击概率增大
(2) 保护范围小
国内外不少防雷专家, 对避雷针能向被保护物有多大的保护距离做了系统的研究得出的结论是:“对一根垂直避雷针无法获得十分肯定的保护区域”。英国的BS6551法规曾指出:“经验显示不能依赖避雷针提供任何保护区内的完整保护”。而德国防雷法规则有意识地不引入避雷针保护范围的概念。从避雷针因侧击雷、绕击雷, 造成事故的实例来分析, 其保护范围是不十分肯定的。
(3) 反击的危害
当雷电被吸引到针上, 将有数千安的高频电流通过避雷针及其接地引下线和接地装置, 此时针和引线的电压很高, 若针对被保护物之间的距离小于安全距离时, 会由针及引下线向被保护物发生反击, 损坏被保护物。我国国标规定针距被保护物的空气中距离≥5米, 针距被保护物的接地装置间的地中距离Sd≥3米, 针对这一要求, 微波塔和电视发射塔的各种天线上的避雷针是难以满足规范的要求。
(4) 电磁感应问题
在强大的雷电流沿避雷针向下流入地中的过程中, 会在周围产生强大的电磁场, 它会使微波通信、计算机等设备产生误动。强大的电磁场, 可以使金属开口环或打包用铁箍的接触不良处发生放电, 从而引燃引爆易燃易爆物。更常见的则是引起微电子设备 (通信设备, 计算机设备等) 的失灵与损坏。受雷击的针及引线, 在高频雷电流作用下, 将从接触点至地面产生一个较高的接触电压。当雷电流流入大地扩散时, 在入地点沿半径各点形成不同的电位, 若跨入该区域会产生很高的跨步电压。在测避雷针不适用于对弱电设备的保护, 更不易用于易燃易爆品的防雷保护。因它引来强大的雷电流在接地引线断线卡处易产生火花, 还会在附近的金属开口环处产生火花, 从而引起事故。
3 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, 感应过电压大, 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35 k V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。。
4 采用差绝缘方式
此措施适宜于中性点不接地或经消弧线圈接地的系统, 并且导线为三角形排列的情况。所谓差绝缘, 是指同一基杆塔上三相绝缘有差异, 下面两相较之最上面一相各增加一片绝缘子, 当雷击杆塔或上导线时, 由于上导线绝缘相对较“弱”而先击穿, 雷电流经杆塔人地, 避免了两相闪络。湖南郴州电业局和包头供电局在雷害严重的一些35 k V线路上应用了这一方法, 收到了事故率明显下降的效果。据计算, 采用差绝缘后, 线路的耐雷水平可提高24%。
5 采用不平衡绝缘方式
在现代高压及超高压线路上, 同杆架设的双回路线路日益增多, 对此类线路在采用通常的防雷措施尚不能满足要求时, 可考虑采用不平衡绝缘方式来降低双回路雷击同时跳闸率, 以保障线路的连续供电。不平衡绝缘的原则是使双回路的绝缘子串片数有差异, 这样, 雷击时绝缘子串片数少的回路先闪络, 闪络后的导线相当于地线, 增加了对另一回路导线的耦合作用, 提高了线路的耐雷水平使之不发生闪络, 保障了另一回路的连续供电。
总之, 影响架空输电线路雷击跳闸率的因素很多, 有一定的复杂性, 解决线路的雷害问题, 要从实际出发, 因地制宜, 综合治理。
摘要：架空输电线路防雷是电力系统防雷工作的重要方面, 常用的防雷改进措施有:架设避雷线、安装避雷针、加强线路绝缘、采用差绝缘方式、装设藕合地线或辆合地理线、升高避雷线减小保护角、装设消雷器及预放电棒与负角保护针、使用接地降阻剂等。解决线路的雷害问题, 要从实际出发因地制宜, 综合治理。
架空混合输电线路 篇11
关键词：220kV输电线路；架空线路；线路设计
电力线路，主要分为输电线路和配电线路。输电线路一般电压等级较高，磁场强度大，击穿空气（电弧）距离长。35kV以及110kV、220kV、330kV（少数地区）、660kV（少数地区）、DC/AC500kV、DC800kV以及新建的上海100kV都是属于输电线路。它是由电厂发出的电经过升压站升压之后，输送到各个变电站，再将各个变电站统一串并联起来就形成了一個输电线路网，连接这个"网"上各个节点之间的“线”就是输电线路。在我国的输电线路中，220kV输电线路是最重要的高压输电线路，在整个电网的运行中有极为重要的作用。本文对220kV输电线路的设计要点进行说明，以提高输电线路运行的可靠性。
一、杆塔设计
在220kV输电线路的设计中，杆塔是重要基础，其主要作用是支撑220kV输电线路的导线以及地线，而且还要确保220kV输电线路符合绝缘性和电磁场限制条件的要求。220kV输电线路的杆塔不透光种类的杆塔的各个方面的差异较大，但是在220kV输电线路的施工中，杆塔却占了很大的比例，所以应该加强对杆塔的设计。由于输电线路施工现场的地质条件以及气候等各有不同，所以在设计时首先应该考虑杆塔的造价。在没有特别规定使用新型杆塔的情况下，一般在设计时使用较为成熟的杆塔。如果在某一地区需要使用新型的杆塔，在使用之前，一定要坐高试验工作，在确保杆塔的质量合格之后，方可将其投入使用。
二、导线设计
在整个220kV输电线路中，导线起着至关重要的作用，其功能关键，有输送电能、传导电流的作用。一般情况下，导线是架设在杆塔上的，裸露架设，所以在户外暴露的情况下，导线容易受到各种天气情况以及自身重量的影响，基于这一点，在进行导线的选择时，应该对倒显得一些特点进行重点考虑，如导线的电气性能以及机械强度。并且要根据导线架设地区的周围的各种环境，进行导线的选择。从我国导线的使用情况来看，使用最为广泛的就是钢芯铝绞线导线，该种导线的外部是有铝线绞制而成，导线内部是钢线，这种导线的优势明显，其机械强度良好，而且能满足大电流的传输。在220kV输电线路的输电过程中，输电电压等级较高、电能输送量较大，为了对抗电晕和高频通讯的影响，220kV输电线路一般是需要使用两根或者两根以上的导线。算导线允许载流量时，导线的允许温度：钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线一般采用+70℃，必要时可采用+80℃大跨越可采用+90℃；钢芯铝包钢绞线（包括铝包钢绞）可采用+80℃（大跨越可采用+100℃），或经试验决定；镀锌钢绞线可采用+125℃。环境气温宜采用最热月平均最高温度；风速采用0.5m/s（大跨越采用0.6m/s）；太阳辐射功率密度采用0.1W/cm2。此外，在220kV输电线路导线的表面，不能出现任何夹杂物以及腐蚀斑点，只有确保了导线表面的圆整以及光滑，并且绞合均匀紧密，才能满足220kV输电线路的使用需求。
三、路径设计
在进行220kV输电线路的路径设计时，需要考虑的方面较多，如可行性、技术性、经济性以及保证整个线路的安全稳定运行，由此可见，220kV输电线路路径的设计对与整个线路设计的重要影响，所以路径设计工作也是220kV输电线路涉及的关键。在220kV输电线路路径设计工作中，主要包括图上选线以及现场选线。对于现场选线工作，一定要做好实地考察，应该选择交通便利的地方，这样能方便输电线路的现场施工，而且在继续拧路径设计时，一定要注意避开良田、森林、果园等，避免对以上地方的占用。在进行图上选线工作时，应该对施工现场的各项资料进行收集，主要有水文资料、交通资料、地质资料、气象资料、通信资料等，在输电线路图上标出线路的起终点、重点、以及必经点，在结合以上因素的前提下，坚持路径最短的原则，这样才能选择出最好的输电线路路径方案。
四、防雷设计
对220kV输电线路进行防雷设计的主要目的是为了保证整个线路的安全稳定可靠地运行，基于此，应该重视220kV输电线路的防雷设计，针对不同的线路结构，设计不同的防雷结构。输电线路防雷功能的实现，主要是对线路安装不同的防雷设备，这样才能确保输电线路的安全性。根据220kV输电线路的结构特点，在继续拧防雷设计时，首先应该进行接地保护，这也是最为常见的防雷设计方式之一，通过将输电线路接地将施加在220kV输电线路的强电流、强电压导入地下；此外，还应该配合相关的防雷设备进行保护，在220kV输电线路上加用哪个避雷器、计算机等设备的管理，采用综合性的保护措施，对线路的运行状态进行全面检测，一旦发现问题应该及时处理；最后，还应该做好220kV输电线路的屏蔽保护工作，屏蔽的主要对象就是输电线的干扰信息，将屏蔽电缆与电源线相结合，这样才能确保220kV输电线路的安全稳定可靠的运行。
五、注意事项
在进行220kV输电线路设计时，首先应该注意线路走廊的宽度设计，所以在进行规划设计时，应该选择猫头塔或者干字塔的方式，对输电线路进行单回路设计，这样能有效地使220kV输电线路走廊的占地面积以及宽度减小。其次应该注意控制电磁辐射对于线路的影响，所以应该加强220kV输电线路的电压和电流的控制，尤其是对杆塔和电气绝缘设备之间的配合，一定应该严格控制。而且还要对地面与杆塔之间的距离进行设置，避免安全事故的发生。除此之外，在倡导可持续发展的今日，还应该加强环境影响评价，输电线路可能会对周围的地质、水文等造成影响，所以应该重视对这些环境方面的内容进行评价，如防洪影响评价、文物保护评价以及地震安全性评价等。在实际的施工过程中，应该避开陡坡、滑坡、塌方等地段，并对线路采取一定的保护措施，这样才能确保220kV输电线路施工顺利进行和完成。
结束语
总而言之，我国的经济以及社会在近些年来得到了巨大的进步和发展，社会各行各业在这样的大背景下呈现出出欣欣向荣的发展态势，所以人们对于用电的需求日益增大，基于此，我国加大了对220kV输电线路的建设，以确保人们的生活以及生产的用电需求得到满足。作为我国电力系统的重要组成部分，220kV输电线路作用重要，所以应该加强对其的设计，但是在设计的具体过程中，应该从多个方面考虑，正确在最后选出最好的设计方案。本文结合实际，对220kV输电线路的设计要点从几个不同的方面进行了阐述，希望可以为同行业的相关工作人员提供参考和帮助，使我国220kV输电线路的建设工作越做越好，更好的为人们服务。
参考文献：
[1]陈峰.110～220kV输电线路设计要点分析[J].企业技术开发，2011（5）.
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[3]刘鹏飞.110～220 kV输电线路设计要点分析[J].技术与市场，2012（5）.
[4]沈强.谈城市密集型110kV架空输电线路设计[J].科技与企业，2013（1）.
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架空混合输电线路 篇12
输电线路导线连接器温度测试技术是利用红外远距离测温原理对连接器进行远距离测温, 并根据其连接处温度的变化判断设备状况和缺陷性质的一种先进技术。
1 相关标准
1.1 Q/GDW468-2010《红外测温仪、红外热像仪校准规范》。
1.2 DL/T664-2008《带电设备红外诊断应用规范》。
1.3 GB/T11022-2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》。
2 典型故障分析
从发热原理来看, 电力设备有电流致热型、电压致热型及综合型。输电线路属于电流致热型, 其发热量主要由电流I及回路电阻R决定。在一定的散热条件下, 由于输电电流I基本不变, 所以温升主要决定于电阻R。而故障处往往因接触不良导致接触电阻比正常处大, 故线路出现故障时连接器处会呈现高温状态。
接触电阻大的原因有:接头连接不良、螺栓未压紧、导体因长期运行而腐蚀氧化、设备材质差、导体损伤、机械振动等。
3 红外测温仪工作原理
红外辐射是电磁频谱的一部分, 其物理本质是热辐射, 而辐射能量的大小及其波长都与物体表面的温度有着十分密切的关系, 因此红外测温仪接收多种物体自身发射的红外能量对其进行测量, 就可以准确地反映出被测物体的温度。测试技术如图1示。
首先瞄准系统瞄准 (或指示) 被测部位, 通过主光学系统将被测处的红外线集中到检测元件上, 进入仪表的红外线发射面, 限制在固定范围内;然后由检测单元把红外线能量转换为电信号, 再在信号处理单元里把检测单元输出的信号, 用电子技术和计算机技术进行处理, 变成人们需要的各种模拟量和数字量信息;最后在显示单元把处理过的信号变成人们可阅读的数字或画面。
4 测试方法
4.1 表面温度判断法
根据测得的设备表面温度值, 对照GB/T11022-2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》, 对高压开关设备和控制设备各种部件、材料和绝缘介质的温度和温升极限的有关规定, 结合环境气候条件、负荷大小进行分析判断。
4.2 相对温差判断法
当设备接头超温时, 应采用相对温差对超温性质作进一步判断。
相对温差:2个对应点之间温差与较热点温升之比的百分数。可用下式求出:
δ= (T1-T2) / (T1-T0) ×100%
式中:T1——发热点的温度;
T2——正常相对应点的温度;
T0——环境参照体的温度。
当相对温差值小于80%时, 一般应作为三类缺陷处理;当相对温差值大于等于80%但小于95%时, 应作为二类缺陷处理;当相对温差值大于等于95%, 应作为紧急缺陷上报。
对电流致热型的输电线路, 采用相对温差判断法可减小设备小负荷下的缺陷漏判。
4.3 同类比较判断法
根据同组三相设备间对应部位的温差进行比较分析。
一般情况下, 对于电压致热的设备, 当同类温差超过允许温升值的30%时, 应定为重大缺陷。
4.4 图像特征判断法
根据同类设备的正常状态和异常状态的热图像判断设备是否正常 (利用软件进行分析) 。
5 现场操作方法
5.1 红外热像仪在开机后, 需进行内部温度校准, 在图像稳定后即可开始。
5.2 热像系统的初始温度量程宜设置在环境温度加10～20℃左右的温升范围内进行检测。
5.3 一般先用红外热像仪或红外热电视对所有应测部位进行全面扫描, 找出热态异常部位, 然后对异常部位和重点检测设备进行准确测温。
6 导线连接器温度测试实例分析 (相对温差法)
6.1 诊断判据
紧急缺陷:温差超过30℃;重大缺陷:温差超过20℃;一般缺陷:温差超过15℃;
热隐患:电气设备表面温差超过10℃;
注:如发热点的温差值大于10℃时, 应引起重视, 且必须在一周内, 在负荷高峰时段对该设备进行不少于2次红外测温, 如设备温度仍大于10℃但不够成一般缺陷时, 则对该设备纳入“设备热隐患记录”中, 在下一个测温周期中重点测量。
6.2 实例一
教罗羊大新#012红外测温情况见表1。
6.3 实例二
绿屯书#020红外测温情况见表2。
6.4 实例三
方维线#070红外测温情况见表3。
7 检测注意事项和要求
7.1 红外测温的环境温度要求一般不宜低于5℃、空气湿度一般不大于85%。
7.2 正确选择被测物体的辐射率 (可参考下列数值选取:取:瓷套类选0.92, 带漆部位金属类选0.94, 金属导线及金属连接选0.9) 。
7.3 在安全距离保证的条件下, 红外仪器宜尽量靠近被检设备, 线路检测一般需使用中长焦距镜头。
7.4 检测电流致热的设备, 宜在设备负荷高峰状态下进行。
7.5 正确选择大气温度、相对湿度、测量距离等补偿参数。
7.6 DL/T741-2001《架空送电线路运行规程》规定:
接续金具或跳线联板温度高于导线10℃即认定有热缺陷并应进行处理。
8 结束语
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