架空线路防雷措施（通用12篇）
架空线路防雷措施 篇1
架空输电线路路径多建于空旷地带或山上, 在雷电活动极为频繁的地区, 一直受到雷击故障的困扰。尤其是雷雨季节, 雷击跳闸率长期居高不下, 严重地影响了架空输电线路的安全、可靠运行。我国电网故障分类统计数据表明, 多雷地区线路雷击跳闸次数占总跳闸次数的40%~70%。因此, 如何切实有效地制定及改善架空输电线路的防雷措施, 已经成为确保线路安全、可靠运行的重要工作之一。
1 雷击的形式及危害
输电线路雷害的形式有感应雷和直击雷。实际运行经验表明:110k V及以上电压等级的输电线路雷害的原因分析主要是根据经验和故障现象, 因而比较难作出准确判断, 这对于有针对性地采取防雷对策十分不利。郊外线路因地面附近的空间电场受山坡地形等影响, 其绕击率约为平原线路的3倍, 或相当于保护角增大8°。雷电对电力设备绝缘危害最大的是直击雷过电压, 它的峰值很高, 破坏性很强, 在输电线路上可能引起绝缘子闪络、烧伤或击穿;重者击断导线造成停电事故。
2 防雷措施
2.1 运行管理
2.1.1 加强对防雷设备 (设施) 的定期巡视
在对防雷设备的检查巡视中:要注意观察避雷线、接地引下线、接地引上板、连接金具间的连接、固定以及锈蚀情况;接地线引下线是否有断股、断线的情况。对运行时间长、实测接地电阻达不到要求的, 可以对地网进行开挖检查, 看其是否严重锈蚀、埋入地下部分有无外露、丢失, 以确保各部分都接触良好方可。有时在测量地网电阻会发现读数为无穷大的现象, 这多数是由于接地引下线与接地装置虚接所致。
2.1.2 定期对防雷设备 (设施) 进行测试
结合线路工作, 每年至少记录一次线路避雷器记录的动作情况。
线路避雷器运行2~3年应停电检查一次, 主要检查项目有:端部附件的锈蚀情况;绝缘子连接部分是否有脱胶、裂缝、滑移等现象;绝缘子表面有无裂纹或粉化现象;伞裙、护套材料有无变硬发脆现象, 有无漏电缝痕与电蚀情况;测量线路避雷器本体及支撑件绝缘电阻, 与历年结果比较不应有明显变化;对线路避雷器的间隙进行检查。
线路避雷器运行5年应停电进行直流lm A参考电压及75%参考电压下泄漏电流试验, 检查避雷器本体是否有劣化现象。
2.2 防雷设备 (设施) 、技术
2.2.1 地线、引下线及接地装置的防腐
110k V及以上架空输电线路的防雷措施主要是通过架设架空避雷线, 装设接地装置, 通过引下线把雷电流释放到大地, 这也是我国目前在架空输电线路上运用比较普遍的防雷措施。这种防雷措施的缺陷主要是架空避雷线、接地装置、引下线锈蚀, 这是自然因素, 但可以人为地对其进行有效的预防和改善。新建的线路防雷装置应选择热镀锌的钢绞线和圆钢来装设;锈蚀程度较轻的线路防雷装置应对其进行防腐处理, 锈蚀程度较严重的应更换新的线路防雷装置。
参考国内一些地方的运行经验, 结合实际, 对接地体引上处的防腐提出以下建议:接地体从土壤引上时, 在地面表层与接地体接触处最易锈蚀, 这是因为地面表层处的接地体易受潮且暴露在外, 与空气中的氧气接触, 接地体铁部件在富氧和潮湿的条件下, 极易锈蚀, 特别是处于酸性土壤及低土壤电阻率粘土中的接地体以及长期由于受到化肥农药侵蚀的稻田里的接地体。而超出地面部分的接地体虽然也与空气中的氧气接触, 但其受潮情况明显优于地面表层处, 所以这部分接地体不易锈蚀。入土后的接地体部分, 土里的潮湿情况虽然严重, 但该部位处于缺氧状态, 所以这部分接地体也不易锈蚀。用高标号水泥砂桨, 给地面表层处的接地体做一个小型的保护帽, 接地体保护帽应凸出地面表层适当高度, 且要深入到土里适当的深度, 不需要做得太大, 以能起到保护作用为度, 使该部位接地体既与潮湿的土壤隔绝, 又与空气中的氧气隔绝。这样便有效地解决了该部位接地体的锈蚀问题, 实质上也就是基本解决了接地体引上处的锈蚀问题。该方法简单、易行、经济, 通过实施, 效果不错。
2.2.2 降低接地电阻
在电力系统中, 以尽量降低接地电阻来提高线路的耐雷水平, 比单纯地增加绝缘效果更好。降低接地电阻的措施主要有2种方法:一是增补地网;二是施放降阻剂。线路设计时并不是每基杆塔的土壤电阻率都经过实际测量, 一般是根据经验以及过往提供的数据、或者是根据杆塔所在的某个地段土壤电阻率的范围值而设计的。而土壤的电阻率也可能会随季节、气候等因素的变化而产生变化。因此有时实测的接地电阻值比设计值要大, 甚至大很多, 达不到防雷要求的标准。所以应定期测量线路的土壤电阻率和接地电阻值, 对新建的线路也是如此。根据规程 (DL/T5092~1999) 规定, 有避雷线的线路杆塔的工频接地电阻不宜超过表1的数值。
2.2.3 减小杆塔接地装置中接地通道的接触电阻
接地通道的接触电阻既包括接地引下线或塔身的电阻、接地体引上板与接地引下线或塔身连接螺栓的接触电阻, 还包括架空避雷线与塔身之间连接金具的接触电阻。当雷击时, 尽管地网的接地电阻满足要求, 若接地通道的接触电阻很大, 阻碍了雷电流的释放, 也极易造成绝缘子雷击闪络。
若检查接地体引上板与接地引下线或塔身连接螺栓锈蚀, 可解开接地体引上板与接地引下线或塔身连接螺栓, 清除铁锈, 涂上导电脂, 重新牢固安装;若架空避雷线与塔身之间连接金具锈蚀, 可在避雷线与塔身之间附加一根钢绞线, 一端用并沟线夹固定在避雷线上, 另一端加接线端子与塔身牢固连接。
2.2.4 有针对性选用线路绝缘子
合成绝缘子能够被广泛应用于输电线路的主要原因是其具有良好的憎水性、耐污性好, 以及重量轻、体积小, 安装维护方便等特点。但是, 由于其伞裙直径和伞裙间距较小, 以及在长期潮湿天气下憎水性能的丧失等结构上的原因, 合成绝缘子的不明闪络率明显高于其它类型绝缘子。表2为挂网运行的110k V及以上合成绝缘子的事故类型分类统计, 从表中可以看出雷击故障仍占了最大比例。
从华南地区的输电线路运行情况反映, 合成绝缘子的雷击率明显高于其它类型绝缘子, 其主要原因就是由于合成绝缘子的伞裙间距过小, 易发生伞裙间飞弧短接现象, 这种经过空气通道的击穿大都对绝缘子本身不造成严重破坏, 其重合闸成功率很高, 而且不易找到明显的故障点。因此根据长期的运行经验和实际情况, 在多雷区域应使用特别增加了净距的合成绝缘子或钢化玻璃绝缘子为宜。
2.2.5 装设线路型避雷器
对于雷电活动强烈、土壤电阻率高、地形复杂的地区, 采用一般防雷保护措施难以奏效时, 可以考虑利用线路避雷器来降低雷击跳闸率。
国内外运行结果证明, 安装线路避雷器在防止线路无论是雷绕击导线以及雷击塔顶或避雷线时的反击方面都是非常有效的。华南地区已经普及安装线路避雷器, 其防雷保护效果是比较好的。但是由于避雷器的防雷保护范围仅有一个档距左右 (最大范围约为50m) , 且价格昂贵, 不可能每基杆塔都安装, 应对安装地点、安装相方位、安装效果等进行综合评估以及必要的分析计算, 以期用最少的投入获取最大的收获。
确定线路避雷器安装杆塔应遵从以下原则多年运行表明为线路易击段、易击杆, 但降低接地电阻困难且不适宜架设藕合地线, 或上述措施实施后仍遭雷击的杆塔。
2.2.6 从设计上提高线路的防雷水平
建议今后在多雷地区线路的绝缘裕度、耐雷水平的设计应高于一般地区线路, 如绝缘配置、保护角等。
2.2.7 抓好线路的施工工艺
线路避雷器的安装应符合设计要求, 并严格按照避雷器生产厂家的产品安装使用说明书的要求进行。硅橡胶复合避雷器安装时, 应注意保护硅橡胶伞裙, 严禁用锐器划伤伞裙;水平放置时, 应避免伞裙的受力;带串联间隙的避雷器, 应校验间隙尺寸, 并将偏差控制在±10mm以内。
摘要：分析了架空输电线路雷击的形式及雷击对架空输电线路安全运行的危害, 并提出了相应的防雷措施和建议。
关键词：输电线路,雷击,防雷措施,测试
架空线路防雷措施 篇2
一、概述为保证检修工作的顺利进行，防止人员在工作中受到伤害，特制定本措施，希望参加该项工作的人员认真学习，遵照本措施认真执行。
二、施工时间：
三、施工地点：
月日－－－年月日
登杆检查负责人及参加人员：
四、登杆检查负责人及参加人员：登杆检查前的准备：
五、登杆检查前的准备：
1、准备该项工作的材料：准备导线、扎线、铝包带、金具、绝缘瓷瓶、铁丝、压接管、凡士林油等，要求：规格型号正确、质量合格、数量满足需要。
2、准备下列工作用具要求：质量合格、安全可靠、数量满足需要。（1）登高工具：脚扣或踩板、安全帽、安全带等。（2）防护用具：个人保安绳、防护服、绝缘鞋、手套等。（3）个人电工工具：电工钳、扳手、螺丝刀、小榔头、小绳等。（4）其他工具：大榔头、压接工具、放电、验电工具等。
六、安全措施、1、施工负责人事先组织学习《电工安全规程》《煤矿安全规程》的有关章节及本措施，并按照《煤矿电气登杆检查规程》之规定，保质保量的做好本次登杆检查工作。
2、参加登杆检查的工作人员必须熟悉本工作的安全规程，并经考试合格后方可参加，登杆检查的人员要保持相对稳定，新参加电气工作的人员，可以随同参加指定的工作，但不得单独工作。
3、必须和供电局联系，办理停、送电手续，必须严格履行停送电《工作票制度》《停送电制度》。
4、登杆检查开始前，对一切登杆用具、绝缘用具，必须做载前试验和耐压试验，严禁使用不合格的产品及代用品，必须使用合格的登杆检查设备、仪器、仪表，确保登杆检查数据的准确性，保证质量。
5、作业人员必须做到以下几点才能登杆：（1）作业人员核对线路名称及杆号，确认无误后方可登杆；（2）作业人员观测估算电杆埋深及裂纹情况，确认稳固后方可登杆；
（3）作业人员检查（冲击试验）登高工具是否安全可靠，确认无误后方可登杆。
6、上杆前，认真检查登杆用具、杆基、拉线，认清回路名称，方能登杆作业，登到一定位置后，系好安全带进行验电，确定无电压后，挂好接地短路线，方能触及导体。
7、登杆检查不得少于两人，登杆检查负责人应由电气工作经验丰富的人员担任。检查开始前，登杆检查负责人应对全体检查人员详细布置登杆检查中的安全注意事项，并根据现场情况补充安全措施，在保证安全的前提下，登杆检查人员必须听从负责人的指挥，对不听从指挥者，应立即停止其工作，并交予机电科处理。
8、上横担时，应检查横担腐蚀情况。检查时，安全带系在主杆上，如横担腐蚀严重，严禁上横担作业。
9、杆上、杆下的物体，应使用吊绳，严禁使用抛掷方法，以免砸伤杆下人员或损坏物件。
10、使用摇表测量高压线路、设备绝缘时应由两人执行，测量时，必须将被测设备，从各方面断开，验明无电压、设备无人工作后，方可进行。在带电设备附近测量时，测量人员和摇表安放位置必须适当，保持安全距离，以免摇表引线或引线支持物触碰带电部分，移动引线时，必须注意监护，防止工作人员触电。
11、在高压设备线路上工作时必须停电，若相邻的高压线路设备在影响工作范围内的工作或工作人员的安全距离小于0.7m时，则相邻的高压线路、设备也必须停电。
12、在已停电的高压线路，设备上工作，必须对事先所停电的高压线
路、设备，验电、放电，挂短路接地线，对可能触及的高压线路、设备，必须停电，并采取相应的措施，接地短路线用不小于25mm2的软裸铜线，接地必须合要求，严禁缠绕，工作人员必须在可靠的接地短路线包围之中工作。
13、其它未尽事宜严格按照《煤矿安全规程》《操作规程》等相关规定执行。
七、贯彻与被贯彻人员签字
架空线路防雷措施 篇3
【关键词】110kV架空输电线路；防雷措施；防雷技术；雷电流波形；雷电流幅值
【中图分类号】TM862 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0127-01
1 引言
110 kV的高压架空输电线路在野外的一个最常见的困扰就是常常会在遇到雷击以后因过电压的冲击而跳闸。在多雨的季节，这种情况会频频出现，这就给用电的安全性与可靠性造成了极大的影响。为了解决这种困扰，电子工作者们对雷击跳闸的防护措施进行了深入的探讨与研究。雷击跳闸在我国的南方由于年平均的雷暴天气较多，因此，对于输电线路的可靠性与安全性的影响极大。为有效减少雷击损失，许多地区的电力系统都采取了一些防雷的措施，比如降低接地电阻的防雷法、提高线路绝缘的防雷法、负角保护的防雷法、耦合地线的防雷法等。这些防雷的方法各有所长，在防雷的实践中都取得了一定的阶段性成果。但是各有利弊，无法统一施行。目前在我国较多地区使用的是氧化锌避雷器的防雷法，这种方法在我国的多个电力系统中都取得了较好的防雷效果。
2 雷击的型式及危害
雷电对输电线路的最主要的危害不外乎三种，一种是直击雷，一种是非直击的雷电感应过电压，一种是由线路传递过来的雷电侵入波。雷电活动目前由于其具有较大的复杂性与随机性，因此在科学上目前尚无对雷电的准确的测量，对其参数也不甚了解。所以仅能根据其危害进行避雷防雷方面的研究。由于输电线路通常会高出其所在区域，那么在该区域发生的雷击被输电线路吸引过来的可能性就大大增加了。其中的直击雷对于输电线路的破坏最大，因为直击雷的过电压极高，破坏力超强，直击在输电线路上的直击雷如果不采取任何防范措施的话，可以轻而易举地破坏绝缘子，甚至还有可能击断导线。非直击雷也会在线路上产生感应过电压，对线路产生一定的破坏性。
3 防雷措施
防雷必须拥有较为先进的防雷、引雷设备与较为成熟的技术支持，安装人员必须对雷电的破坏作用与防雷设施有足免的认识与了解。
3.1 运行管理
3.1.1 加强对防雷设备、设施的定期巡视
防雷的设备在安装完成以后还需要电力系统的员工进行经常性的巡查工作，在巡查工作中不但要观察避雷线是否出现断裂，还要检查接地的引下线与引上板以及连接金属之间的连接是否良好，是否出现固定不牢与锈蚀的现象等。并要对安装时间较长的避雷措施进行测量，测其接地电阻值是否可以达到设计的要求范围之内。如果出现阻值无穷大，则说明引下线与接地装置已经虚接或断开。
3.1.2 定期对防雷设备、设施进行测试
必须对所辖工区内的雷暴天气与避雷器的工作状态进行详尽的记录。这些记当有助于人们对当地气象的了解以及对避雷器的工作效果的验证。通常避雷器在使用了均：左右必须电进行一次检查。主要检查其端部引雷处的锈蚀状况以及绝缘子的变化情况等。还要测量避雷器与支撑部件之间的绝缘电阻值，并将这些阻值与近年的每一次测量进行比对，对确定其工作与各部件之间连接的可靠性。避雷器在工作了5年还必须进行一次停电以后的1mA直流电压泄漏电流测试，以了解避雷器的有效性，如果已经出现了劣化则必须进行更换。
3.2 防雷设备、设施、技术
3.2.1 地线、引下线及接地装置的防腐
110kV及以上架空输电线路的防雷措施主要是通过架设架空避雷线，装设接地装置，通过引下线把雷电流释放到大地，这也是我国目前在架空输电线路上运用比较普遍的防雷措施。影响这种防雷措施的缺陷主要是架空避雷线、接地装置、引下线锈蚀，这是自然因素，但可以人为地对其进行有效的预防和改善。新建设的线路防雷装置应选择热镀锌的钢绞线和圆钢来装设；锈蚀程序较微的线路防雷装置应对其进行防腐处理，锈蚀程度较严重的应更换新的线路防雷装置。参考国内一些地方的运行经验，结合实际，对接地体引上处的防腐提出以下建议：
接地体引上处的防腐：接地体从土壤引上时，在地面表层与接地体接触处最易锈蚀，这是因为地面表层处的接地体易受潮且暴露在外，与空气中的氧气接触，接地体铁部件在富氧和潮湿的条件下，极易锈蚀，特别是处于酸性土壤及低土壤电阻率粘土中的接地体以及长期由于受到化肥农药侵蚀的稻田里的接地体。而超出地面部分的接地体虽然也与空气中的氧气接触，但其受潮情况明显优于地面表层处，所以这部分接地体不易锈蚀。入土后的接地体部分，土里的潮湿情况虽然严重，但该部位处于缺氧状态，所以这部分接地体也不易锈蚀。用高标号水泥砂浆，给地面表层处的接地体做一个小型的保护帽，接地体保护帽应凸出地面表层适当高度，且要深入到土里适当的深度，不需要做得太大，以能起到保护作用为度。
3.2.2 降低接地电阻
在电力系统中，以尽量降低接地电阻来提高线路的耐雷水平，比单纯地增加绝缘效果更好。降低接地电阻的措施主要有两种方法：一是增补地网；二是施放降阻剂。线路设计时并不是每基杆塔的土壤电阻率都经过实际测量，一般是根据经验以及过往提供的数据、或者是根据杆塔所在的某个地段土壤电阻率的范围值而设计的。而土壤的电阻率也可能会随季节、气候等因素的变化而产生变化。
3.2.3 减小杆塔接地装置中接地通道的接触电阻
接地通道的接触电阻既包括接地引下线或塔身的电阻、接地体引上板与接地引下线或塔身连接螺栓的接触电阻，还包括架空避雷线与塔身之间连接金具的接触电阻。
结束语
输电线路常规的防雷保护措施仅能部分的减少线路雷击跳闸次数，为大幅度降低或消除线路雷害事故，必须采取更有效的新措施。而选择加装线路防雷用金属氧化物避雷器可以防止雷直击导线或雷击塔顶、避雷线后绝缘子的冲击闪络，从而可以根本上消除线路雷击跳闸。因此我们必须充分利用有限资金以求得最佳效益，应根据运行经验，力争较准确的选择线路防雷避雷器的安装地点。采取有针对性的综合防雷技术措施，努力做好高压架空输电线路防雷保护的“四道防线”：防直击、防闪络、防建弧、防停电，达到减少输电线路雷击跳闸故障，提高供电可靠性的目的。
参考文献
[1]申元，胡艳，黄清社，杨德伦，曹斌.广东某山区配电变压器防雷措施分析与探讨[J].电气应用.2010（23）
架空输电线路防雷措施研究 篇4
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。
参考文献
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[9]程学启,杨春雷.线路避雷器在输电线路防雷中的应用[J].中国电力,1999,32(8):1-4.
架空线路防雷措施 篇5
1．引言
10kV架空配电线路的特点是农网线路多，供电半径长，大部份为放射式树枝型供电线路，线路间无联络，线路分段开关数量少，线路保护设备仍然简陋。在2010年农网升级改造中，虽然加强了对配电线路改造的力度，使配电线路运行水平得到了提高，但10kV架空线路事故仍时有发生。通过对10kV配电线路常见故障及发生原因的具体分析，以便采取有效的措施减少甚至避免事故的发生，提高10kV配电线路的安全运行水平。
2．常见事故及发生原因分析
由于10kV配电网绝缘水平低，线间距离较小，架空线路通过的位置多为丘陵、山地、空旷地方、水田地及有污染源的工业园地，线路易遭受雷击、外力破坏和设备等故障，致使线路跳闸。根据一般的运行经验，10kV架空配电线路的常见事故有如下几种。
2．1 雷击事故
雷击导致10kV架空配电线路事故通常有绝缘子击穿或爆裂、断线、配变烧毁、避雷器击穿等。雷击事故，固然与配电线路所处的位置，环境等客观原因有较大关系，电气设备存在缺陷也是造成雷击事故的重要原因。分析其设备原因主要有：
（1）绝缘子闪络放电。由于10kV配电线路上的绝缘子，常年暴露在室外空气中，表面和瓷裙内积污秽，或者制造质量不良，因而降低了绝缘子的绝缘强度，同时P-15T等针式绝缘子由于存在爬距较小等自身的缺陷，绝缘子表面潮湿后，产生闪络放电。当发生雷击绝缘子时,在大电流的作用下由于绝缘子瓷件与钢帽等膨胀系数的不同，常发生绝缘子爆裂事故，引起10kV线路接地或相间短路。
（2）10kV线路防雷措施不足。由于本地区地处亚热带多雷地区，年平均雷电日在98%以上由于架空配电线路供电半径长，虽然很多配电变压器都更换了氧化锌避雷器，但一些较长的10kV架空线路却没有安装线路型氧化锌避雷器，同时避雷器引下线被盗等也会引起雷电及事故。
（3）导线连接器接触不良。很多地区以前都习惯使用并沟线夹作为10kV线路的连接器，甚至个别用缠绕接线，导致导线连接不良，经受不住强大雷击电流的冲击，而烧损导线。
(4)避雷器接地装置不合格。不合格的接地装置，接地电阻大于10Ω，泄流能力低，雷击电流不能快速流入大地。避雷线引下线被盗，雷击电流无法流入大地。2．2 设备故障导致线路跳闸事故
由于制造质量以及安装水平等原因，导致户外电气设备存在着缺陷，设备之间的连接接触面不够，接触电阻过大；或者由于负荷电流大，引起连接处发热烧毁，导致线路缺相运行。
上述故障隐患主要是施工质量及运行维护经验不足，巡视检查不能到位所造成，其体现为：
（1）员工业务技术水平不足，运行经验不够丰富，在日常的巡视和维护当中抓不住主要环节，查不出线路缺陷和事故隐患。（2）由于运行中的配电线路存在引线、线夹、刀闸的连接处不牢，受外界环境影响（风、雨、雷、雪及氧化等）后，易发热、发红，如不能及时发现处理，最终烧损或烧断引发线路故障。2．3 外力破坏事故
外力破坏亦是10kV架空配电线路的多发事故之一，这类事故，根据破坏源头可分为：
(1)由于夏季雨水多，树林生长较快，茂盛的树木与10kV架空导线（非绝缘导线）之间安全距离不够，一遇刮风下雨极易造成导线对树木放电或树枝断落后搭在线上，风雨较大时，甚至会发生树木倒在线路上，压迫或压断导线，引发线路事故；
(2)车辆或施工机具误碰撞触10kV架空线路及杆(塔)，引起线路接地；
(3)鸟害与放风筝或一些人为的向空中乱抛杂物碰触10kV架空线路引起相间短路速断跳闸；
(4)铁塔的塔材、金具被盗引起杆塔倾斜或倒杆(塔)；(5)杆塔基础或拉线基础被雨水冲刷严重引起倒杆(塔)；(6)违章建筑的工具或材料碰触导线引起相间短路速断跳闸。以上分析的是一些常见的10kV架空配电线路发生事故的原因。这些原因会危害配电线路的安全运行，造成相应线路大面积停电。
3．防范措施
3．1 防雷击事故
更换、安装支柱式绝缘子或瓷横担。为了有效地减少该类事故，应该将针式绝缘子更换为支柱式绝缘子或瓷横担，新架10kV线路亦应选用支柱式绝缘子或瓷横担。运行经验证明，目前生产的支柱式绝缘子和瓷横担的耐雷水平及产品质量比P-15T针式绝缘子好。同时在安装前进行耐压试验保证安装质量，并在潮湿天气，加强对线路的特巡夜巡，及时发现并掌握绝缘子闪络情况，防范于未然。
安装氧化锌避雷器。在丘陵或空旷的地区，由于没有高大建筑物引雷，雷直击线路是常有的事所以宜在空旷的10kV架空线路上安装线路型氧化锌避雷器。新安装的配网设备如配变、柱上开关、电缆头等也必须安装氧化锌避雷器，以加强对10kV线路及设备的防雷保护，加强对线路避雷器引下线的巡视力度，及时修复被盗的避雷器引下线，提高线路的防雷能力。
选用安普线夹及FC力矩线夹。在今后的10kV线路改造和检修中，逐步淘汰并沟线夹作导线连接器，并严禁不用线夹而缠绕接线，应选用连接性能较好的安普线夹和FC力矩线夹。
检查、整改接地装置。定期检查测量10kV线路上接地装置的接地电阻，不合格的及时给予整改。3．2 防设备故障
对10kV线路杆塔定期进行检查，对不够牢固的杆塔及时进行加固基础或增加拉线。新立杆塔应严格按设计要求施工。
对于线路连接部分，应装设铜铝线耳或铜铝线夹使其接触良好。
3．3 防外力破坏
在交通道路边的杆塔堆砌防撞墩并涂上醒目的反光漆，以引起车辆驾驶员的注意，对于在配电线路附近的施工，应及时联络施工方，并签订《防护责任书》，避免盲目施工导致线路跳闸。在10kV架空配电线路杆塔旁设置醒目的禁止警示牌，禁止在10kV线路两旁300m范围内放风筝。加强打击破坏盗窃10kV线路塔材及金具的力度，力求得到当地公安、治保部门的配合，制定有效的措施和具体防范方案，设置专门部门负责实施运行部门定期巡视检查10kV线路的杆塔基础、拉线基础和违章建筑物，对被雨水冲刷严重的杆塔基础、拉线基础进行及时维修，对存在缺陷的设备及时处理和检修，对违章建筑物进行清理整顿。3．4 其它措施技术
运行部门应密切注意各10kV馈线的负荷情况，及时调整割接各馈线的负荷，严禁线路超载运行。在负荷高峰期运用红外线测温仪测量导线连接器的温度，一旦温度出现异常超标，立即进行处理避免高温熔断导线，对电杆驳接口、铁塔、配变台架进行周期除锈上油，加强杆塔及金具的防护，提高10kV线路的安全运行水平。在10kV线路上安装短路故障指示器，即使10kV线路发生短路故障，也能快速查出故障点及时排除，降低事故损失。10kV架空配电线路的安全运行水平直接影响电力企业的经济效益，是与用电客户密切相关的事情，电力企业应采取相应的技术和管理措施防止事故的发生和及时消除缺陷，减少事故的发生，确保10kV配电网安全运行，更好地为当地经济发展服务。
4.结论
浅谈架空输电线路的防雷 篇6
【关键词】浅谈；架空；输电线路；防雷；措施
0.引言
架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分。架空输电线路雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故1/3或更多。我们必须对雷击线路的危害进行分析，寻求更有效的线路防雷保护措施。
1.雷击输电线路故障的特征
（1）多相故障一般是由直击引起。
（2）水平排列的中相或上三角排列的上相故障一般是由雷电反击引起。
（3）档中导地线之间雷击放电（极为罕见的小概率事件）的，一般是雷电直击、反击引起。
（4）一次跳闸造成连续多杆塔闪络的，有可能是雷电直击、反击引起。
（5）雷电绕击一般只引起单相故障。
（6）导线上非线夹部位有烧融痕迹（有斑点或结瘤现象或导线雷击断股）的，一般是雷电绕击引起.
（7）水平排列的中相或上三角排列的上相导线一般不可能雷电绕击跳闸。
（8）水平或上三角排列的边相或鼓形排列的中相有可能雷电绕击。
（9）雷电绕击电流与导线保护角和杆塔高度有关，当雷电流幅值较大时，绕击的可能性较小。
2.架空输电线路防雷的具体措施
目前，国内外尚无完全消除雷击故障的有效办法，一般是根据线路电压等级、负荷性质、系统运行方式、雷电活动情况、地形地貌特点、土壤电阻率高低以及运行经验，通过技术经济比较综合采用以下几种防雷措施：
2.1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。
2.2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，但在实际应用中却存在以下问题：
（1）由于避雷针而导致雷击概率增大。
（2）保护范围小。
（3）易引起反击。
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。
2.3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。
2.4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。
2.5采用不平衡绝缘方式
在现代高压线路上，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。
2.6藕合地埋线
作用表现在以下几个方面：
2.6.1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。
2.6.2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。据有的单位的运行经验，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。
2.7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，具有制作、安装和运行维护方便，以及价格便宜的特点。
2.8装设消雷器
消雷器对接地电阻的要求不严，其保护范围也远比避雷针大。
2.9使用接地降阻剂
降阻剂使用后接地电阻随时间的推移而下降，并且由于其PH值一般均在7.6-8.5之间，有的呈中性略偏碱，对接地体有钝化保护作用，故基本无腐蚀现象。但是，使用较长时间表明接地降阻剂对接地体产生了严重的腐蚀。故在采用这一方法时应关注长期的效果，特别是对接地体的腐蚀问题。
2.10采用中性点非有效接地方式
这样可使由雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除，不致引起相间短路和跳闸。而在二相或三相落雷时，由于先对地闪络的一相相当于一条避雷线，增加了分流和对未闪络相的耦合作用，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。因此，对35kV线路的钢筋混凝土杆和铁塔，必须做好接地措施。
3.结论 （下转第233页）
（上接第68页）综上所述，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，既要强调综合防雷的思想，又要区分每种技术措施的针对性和有效性，还要进行各种技术措施的技术经济比较，最后来决定准备采用某一种或几种防雷改进措施。 [科]
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[2]解广润.电力系统过电压[M].北京：水利电力出版社，1985.
刍议架空输电线路防雷保护措施 篇7
针对雷击事故的四个阶段, 输电线路在采取防雷保护措施时要做到以下四点:1) 防止雷电直击, 防止输电线路不受直击雷。2) 防止雷电闪络, 防止输电线路受雷后绝缘不发生闪络。3) 防止雷电建弧, 防止输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧。4) 防止停电, 保证输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。
对生产运行部门常用的架空输电线路防雷措施如下。
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, 110kV及以上电压等级的输电线路都应全线架设避雷线。
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°。220kV及330kV双避雷线线路应做到20°左右, 500kV及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线, 保护角在15°左右。
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。由于避雷针的引雷作用, 所以雷击次数就会提高, 当雷电被吸引到针上, 在强大的雷电流沿针而流入大地过程中, 雷电流周围形成的磁场会产生截应过电压, 它与雷电流的大小及变化速度成正比, 与雷击的距离成反比。而被保护物的自然屏蔽装置对电磁感应或电磁干扰的屏蔽作用不能达到有效屏蔽, 使被保护区内的弱电设备因感应过电压而损坏。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不小于5m, 针距被保护物的接地装置间的地中距离Sd≥3m, 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要求的。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。
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, 加大大跨越挡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。
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, 雷电流经杆塔入地, 避免了两相闪络。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。
6 耦合地埋线
耦合地埋线可起两个作用:1) 降低接地电阻连续伸长接地线是沿线路在地中埋设1根～2根接地线, 并可与下一基塔的杆塔接地装置相连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。2) 起一部分架空地线的作用, 既有避雷线的分流作用, 又有避雷线的耦合作用。
7 预放电棒与负角保护针
预放电棒的作用机理是减小导、地线间距增大耦合系数, 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, 这一方法曾在广东、贵州等地采用有一定的效果。制作、安装和运行维护方便, 以及经济花费不多是其特点。消雷器是一种新型的直击雷防护装置, 在国内已有十余年的应用历史, 目前架空输电线路上装设的消雷器已有上千套, 运行情况良好。
8 使用接地降阻剂
近几年来国内一些单位在处理接地时使用了降阻剂, 取得了较好的降阻效果, 据有关资料介绍, 降阻剂使用后接地电阻随时间的推移而下降, 并且由于其pH值一般均在7.6～8.5之间, 有的呈中性略偏碱, 对接地体有钝化保护作用, 故基本无腐蚀现象。但是, 使用较长时间表明接地降阻剂对接地体产生了严重的腐蚀。
9 采用中性点非有效接地方式
在我国35kV及以下电力系统中采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。这样可使由雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除, 不致引起相间短路和跳闸。而在二相或三相落雷时, 由于先对地闪络的一相相当于一条避雷线, 增加了分流和对未闪络相的耦合作用, 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。因此, 对35kV线路的钢筋混凝土杆和铁塔, 必须做好接地措施。
综上所述, 架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分。由于架空输电线路绝大部分采取裸导线的方式, 故极易受到外界的影响和损害, 其中最主要的是雷击。在雷雨季节, 雷击停电事故会给生产生活带来巨大损失, 因此, 电网防雷是一项非常重要的工作。
参考文献
架空线路防雷措施 篇8
1 空旷地区架空配电线路雷击故障特性分析
经过分析研究, 发现该10k V架空配电线路中出现雷击故障较为活跃区域, 地形较为平坦空旷, 周边200m范围之内没有房屋建筑等, 并主要呈现出以下几个方面的特征:一是存在明显的雷击点。在这一空旷地区, 由于其周边没有任何房屋建筑, 使得该10k V架空配电线路失去了一定的阻挡和保护条件, 使其极易受到雷击, 并且其雷击点主要存在于山背豁口以及水田与山脚的交叉位置中。二是具有时间上的规律性。受到季节性气候条件的影响, 在每年的6~10月, 该架空配电线路的雷击跳闸故障会随着雷雨天气的增加而增加, 其中7/8/9月为雷击跳闸现象出现的高峰期, 给线路抢修工作带来了难度。三是地闪活动较为频繁。地闪密度是体现一个地区之内雷电活动强烈程度的重要参数, 该空旷地区内的10k V架空配电线路的雷击故障位置与该地地闪分布具有较大的相关性, 特别是在5~10月期间, 雷电地闪活动十分频繁。
2 空旷地区架空配电线路防雷措施配置方案
为了有效地解决该空旷地区10k V架空配电线路雷击故障的问题, 在对不同防雷措施的防雷效果进行综合评估之后, 制定出了较为合理的防雷措施配置方案, 以降低雷击跳闸率, 主要以下几个方面:
2.1 10k V架空配电线路感应雷跳闸频率计算
2.2 绝缘配置
该空旷地区10k V架空配电线路发生雷击跳闸事故最根本的原因就是其绝缘水平较低, 因此必须要提高其线路的耐雷水平, 一般情况下, 绝缘配置主要包括了以下三种方面: (1) 使用绝缘塔头或横担; (2) 更换冲击电压耐受性能较高的绝缘子; (3) 采用不平衡绝缘配置的方式。雷电冲击耐受电压值U50%最高的瓷横担绝缘子的防雷效果最为明显, 由于该架空配电线路为多塔双回输电网路, 结合线路的实际情况, 决定采用瓷横担绝缘子S-185来代替原有的针式绝缘子, 并适当的增加了绝缘子的绝缘长度;同时采用不平衡绝缘的方式, 有效的提高了线路的耐雷水平。
3 避雷器
安装线路避雷器是降低空旷地区10k V配电线路雷击跳闸故障次数的最有效的措施之一, 按照其实际用途, 可以将其划分为电站避雷器、配电用避雷器以及线路避雷器三种。通过对避雷器的动作特性进行研究发现, 安装相导线上所产生的感应过电流会使避雷器进行动作, 冲击电流会入地, 这一相导线与其他相的导线之间存在耦合, 而耦合中的电压与其他相导线的感应过电压会出现相互叠加, 使得绝缘子两端的电压变低, 从而提高了线路的耐雷水平。在该架空配电线路的上中下三相中分别安装每组两个的避雷器, 同时在中相导线上安装每组两个的避雷器, 其线路的实际防雷能力能够提升50%以上;另外, 在条件允许的情况下, 还可以加装可调间隙防雷装置。
4 其他防雷措施
4.1 降低接地地阻
由于架空配线线路的雷击跳闸故障的主要原因是感应雷, 降低接地电阻对防雷的实际效果不会十分明显。但是通过采取降低接地地阻的措施, 能够有效地降低输电线路的反击跳闸故障的发生率, 并且能够使设备避免受到雷电冲击波而发生损坏。另外, 降低接地地阻, 还能够有效的影响地雷击大地时线路杆塔的实际电位, 对配电线路起到了间接保护作用。
4.2 保护间隙
在线路绝缘子串附近并联上一对金属球电极, 其间隙的设置要按照绝缘子50%雷电冲击试验值来确定, 使得这对金属球间隙放电的电压要小于绝缘子串放电的电压。当发生雷击导线的现象时, 在导线与地之间出现较高的雷电过电压, 通过间隙实现放电, 在受到电弧电动力和风的作用之下, 工频持续电流会燃烧熄灭, 避免了绝缘子串发生损坏;若线路为绝缘导线时, 还可以避免发生雷击断线的问题。
4.3 架设避雷线
架设避雷线能够提高架空配电线路的耐雷水平, 已经在我国较为广泛的应用。在避雷线和导线之间存在耦合。当发生雷击大地时, 导线绝缘子两端的电压就会降低, 但是, 由于避雷线的架设使得引雷作用加强, 导致更多的雷会打到配电线路上面。为了避免发生更多的雷击灾害, 在合理架设避雷线的同时, 还要提高配电线路的耐雷水平。但是在一般情况下, 对于空旷地区的架空10k V配电线路而言, 不建议采用架设避雷线的措施。
5 结束语
架空配电线路逐渐成为供电系统中越来越重要的组成部分, 与人们的生活和生产是息息相关。对于空旷地区的架空配电线路雷击导致的故障, 必须要采取安装避雷器、提高线路绝缘强度、降低接地地阻等有效地措施来减少雷击事故的发生率, 保证供电系统的稳定运行。
摘要：在供电系统中, 架空配电线路是重要的组成部分, 主要任务是进行电能的分配, 其线路运行的安全与稳定直接影响到供电系统的运行;近几年来, 随着天气气候的变化, 架空配电线路遭受到雷击故障的问题时会发生, 特别是在空旷地区的发生率较高, 对于人们的正常用电产生了不利的影响。文章首先对空旷地区架空配电线路雷击故障的特性进行了简要分析, 并重点提出了解决措施配置方案。
关键词：空旷地区,架空配电线路,防雷措施
参考文献
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架空线路防雷措施 篇9
1 降低杆塔接地电阻的必要性
接地电阻是指电流经过接地体进入大地并向周围扩散时所遇到的电阻。大地具有一定的电阻率, 如果有电流流过时, 则大地各处就具有不同的电位。电流经接地体注入大地后, 它以电流场的形式向四处扩散, 离接地点愈远, 半球形的散流面积愈大, 地中的电流密度就愈小, 因此可认为在较远处 (20m以外) , 单位扩散距离的电阻及地中电流密度已接近零, 该处电位己为零电位。雷击杆塔顶部时, 电流通过杆塔接入大地, 引起塔顶电位升高, 其值是:雷电流对杆塔电感产生的电位升高值, 以及雷电流对杆塔冲击接地电阻产生的电位升高值所组成。如果塔顶电位与导线上的感应电位的差值, 外加线路本身工频电压幅值的影响, 超过绝缘子串50%的冲击放电值, 就会产生反击闪络放电。
对一般塔来讲, 杆塔冲击接地电阻对塔顶电位升高起很大作用。在山区或土壤导电率不良的地区, 冲击电阻值能达到207-307, 此时, 冲击接地电阻就起了决定性作用。对高塔 (《电力建设工程 (送电线路) 预算定额》规定超过60m的为高塔) 来讲, 杆塔电感对塔顶电位升高起决定作用。所以, 目前来讲降低冲击接地电阻值是减少线路反击跳闸率的最主要手段。当杆塔塔型、尺寸与绝缘子形式和数量确定后, 不同的接地电阻值对线路杆塔的耐雷水平影响是不同的。按照目前国家《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 (DL/T620一1997) 和《交流电气装置的接地》 (DL/T621一1997) 规定, 不同的接地电阻值对耐雷水平的影响区别如表1。
从表1不难看出, 冲击接地电阻 (110kv) 从10增大到20, 其耐雷水平下降36.62%;从10增大到25, 其耐雷水平下降46.40%;从10增大到30, 其耐雷水平下降53.60%。由此可见, 降低杆塔的接地电阻是必要的。同时, 它也是降低反击跳闸率的重要手段。
2 降低接地电阻的工作原理及工作方法
为了改善土壤电阻率高的杆塔接地电阻, 我国从20世纪90年代起曾使用过化学型的降阻剂, 但是经过几年运行后发现:化学降阻剂容易腐蚀接地网, 时间一长接地扁铁和接地线容易腐蚀锈断。其原理就是:模块埋置土壤后, 与土壤紧密接触, 大幅度地扩大接地体的散流面积, 有效降低接地电阻。此外, 接地模块 (接地棒等) 特有的保温、吸湿性, 使其周围附近的土壤保持较底的电阻率, 这进一步改善接地体的导电性能。在目前的施工中接地模块的埋设应注意以下几点:1) 水平埋设时, 埋设深度不小于0.6m, 模块间距离不小于3m;垂直埋设时, 模块之间的距离也应尽量不小于3m。2) 模块极芯间相互连接或与接地网连接时, 必须焊接牢固。焊接必须是搭接焊, 搭焊长度至少应为电极极芯宽度的2倍或圆钢为其直径的6倍。焊接处应双面满焊, 应清除焊渣, 并采取防腐措施。螺栓连接的接地模块应对螺栓连接处进行防腐处理。3) 配合专用增效剂施工时, 回填前在模块下方和周围应填洒增效剂, 然后再用细土回填夯实, 不同类型的接地模块使用的增效剂也不同。4) 回填时 (回填土必需是专用增效剂或细土) , 还应适量洒水, 分层夯实, 待模块充分吸湿 (24h) 后测量接地电阻。
3 确保接地效果
防雷接地的主要目的, 是为了让强大的雷电流安全导入大地或地线中, 以降低雷电流通过杆塔时的电位。而雷击杆塔时, 一部分雷电流通过架空地线 (避雷线) 流到相邻或者毗邻的杆塔, 一部分通过杆塔本身的接地系统流入大地。所以, 架空送电线路的防雷接地是套系统工程, 而确保杆塔本身的接地效果, 对提高线路雷击跳闸重合成功率, 提高线路安全、可靠供电是非常重要的。1) 接地系统的连接必须牢固, 以此保障雷电流的正常畅通。接地系统的连接包括杆塔接地引下线与架空地线 (避雷线) 的连接和接地引下线与接地网的连接。在施工中对连接点 (螺栓连接) 、焊接点要做一定的标示, 以备后续运行维护时对出现的各个问题可以方便、迅速地查出。2) 要保证接地网的接地效果。接地网的接地效果, 要达到接地体的冲击系数小于1 (接地体的冲击系数为接地体的工频接地电阻与接地体的冲击接地电阻之比值) 。
杆塔水平接地装置的工频接地电阻计算公式如下:
垂直接地极的接地电阻计算公式如下:
式中:RV——垂直接地极的接地电阻;ρ—土壤电阻率;L—垂直接地极的长度;d—接地极用圆钢时圆钢的直径。杆塔的接地电阻, 在高频的雷电流下, 实际呈现为冲击接地电阻值。由于雷电流的幅值很大, 接地体的电位较高, 导致土壤中的电场强度大大超过土壤的耐压强度 (一般为85v/m) , 这就产生了火花放电。因此使接地体的冲击接地电阻比工频接地电阻大大减小。所以, 在敷设接地网时, 敷设深度一定要达到深度。《交流电气装置的接地》 (DL/T621一1997) 规定每根接地极的最大长度不应超过表2中的规定。在高土壤电阻率的地区采用放射形接地装置时, 当在杆塔基础的放射形接地极每根长度的1.5倍范围内有土壤电阻率较低的地带时, 可部分采用引外接地或其他措施。
10kV架空线路防雷措施研究 篇10
1 配电线路设计合理选用导线
1.1 裸导线和绝缘导线雷击断线的机理分析
采用裸导线时, 当受到雷击后 (包括直接雷和感应雷) , 会引起线路闪络。此时, 工频续流引起的电弧由于受到电磁力的作用使电弧向导线落雷点的两侧迅速流动, 雷电流经过开关、变压器等设备处的避雷器迅速流入大地, 或在工频电流烧断导线之前, 引起跳闸, 因此不会严重烧伤导线。但是, 当绝缘导线遭受雷击时, 情况就完全不同, 雷电过电压引起绝缘子闪络, 并击穿导线的绝缘层。而击穿点附近的绝缘物, 阻碍了电弧沿着导线表面向两侧移动。因而, 电弧只能在击穿点燃烧。高达数千安培的工频电弧电流集中在绝缘击穿点上, 并在断路器跳闸之前很快就把导线熔断。因此, 裸导线的断线故障率明显低于架空绝缘导线。
1.2 合理选用绝缘导线
目前东莞地区10k V架空配电线路主要选用绝缘导线, 配电网架空导线的绝缘化虽然已是一项成熟的技术, 对解决外物附挂以及防止人或动物碰触导线所引起的危险事故, 较裸导线在电气安全方面也存在一定的优势, 在城区配电线采用绝缘导线与电缆相比它又具有投资省、建设快的优点, 但10k V绝缘导线配电线路绝缘水平较低, 雷击断线问题十分严重, 甚至造成绝缘事故。根据裸导线和绝缘导线雷击断线的机理分析, 10k V裸导线架空配电线路在受到雷击后的断线故障率明显低于架空绝缘导线。因此在山区线路或空旷地区线路裸导线线路从经济和在雷击故障方面均优为绝缘导线线路, 尤其是线路所经地段为雷电多发区或对防雷不利的地方, 适当采用架空裸导线配电线路并加装避雷线, 线路的雷击故障低。在10k V架空配电线路设计中, 不能一成不变采用绝缘导线, 因地制宜, 合理选用绝缘导线或裸导线, 对降低10k V线路的雷击跳闸率, 提高线路耐雷水平, 降低雷击事故影响范围, 发挥着巨大的作用, 同时通过技术经济比较, 也合理降低了工程造价。
2 架设架空避雷线
当10k V配电线路所经地段为雷电多发区或对防雷不利的地方, 配电线路加装避雷线的屏蔽作用来保护线路, 是一种传统的有效方法。该方法的效果较好, 而且可以免除维护, 但缺点是:投资成本较高;防止绕击的效果较差, 易使线遭受反击。
对加装避雷线的杆塔尽量降低杆塔的接地电阻, 配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, 这是提高线路耐雷水平的基础, 是最经济、有效的手段。
3 安装外间隙避雷器
10k V配电线路数量大, 需要保护的范围广, 因此想要完全避免配电线路的雷击故障是非常困难的。由于传统的无间隙避雷器长时间的承受工频电压, 还要承受雷击时的过电压和工频续流, 因此, 避雷器常出故障, 且极易老化, 使配电线路供电的可靠性得不到保障。近年来, 外间隙避雷器 (过电压保护器) , 已在实践中得到了广泛的应用, 它主要是采用氧化锌避雷器与外间隙组合方式。当线路正常运行时, 串联外间隙可以起到有效的隔离作用, 使避雷器不用承受持续的工频电压, 而且即使避雷器老化破损, 也不会导致线路接地。与此同时, 只有当避雷器在达到一定值的雷击过电压作用下, 串联间隙后, 才会使避雷器处于工作状态, 因此, 外间隙避雷器具有良好的防雷效果和可靠性, 可大大提高线路的运行水平。
3.1 避雷器的保护原理
当雷电过电压或其它故障导致10k V绝缘导线线路断线, 雷击闪络对地形成短路电弧时, 避雷器中的不锈钢引流环可以将高达数千安的工频续流引向氧化锌电阻这种非线性限流元件, 并借助它的非线性特性可以将正弦波的工频续流转换为尖顶波。同时, 该限流元件的残压还可削弱放电电压, 瞬间熄灭电弧, 迅速斩断工频续流以防止绝缘导线由于工频续流温度过高而熔断的目的。
3.2 避雷器的作用
利用避雷器保护配电线路的雷电过电压, 其作用有两方面:一是以吸收雷击时的放电能量, 来起到保护作用;二是有效限制配电线路的感应过电压。
3.3 避雷器的选择
针对线路特点, 在避雷器的选择上, 可采用氧化锌避雷器。这种避雷器具有重量轻、体积小、耐污性及散热性好的优点。更重要的是它具有非线性电阻特性, 可迅速截断工频续流, 吸收雷击时的放电能量, 有效限制雷电过电压与感应过电压, 从而可达到保护配电线路的目的。
此外, 在氧化锌避雷器后加装上串联间隙, 利用间隙放电的分散性, 来保证避雷器工作的可靠性, 因此, 避雷器必须要具有足够的通流能力足以释放雷电流以及吸收雷电过电压的能量。
3.4 避雷器的安装
由于避雷器的有效保护距离是有限的, 所以在安装避雷器时必须考虑其密度问题。研究表明, 避雷器的安装密度与限制雷电过电压和感应过电压的水平是成正比的, 所以要想完全避免配电线路的雷击事故, 那就必须每基杆塔的每相都安装上避雷器。据日本、美国等发达国家统计, 若是在每基杆塔的每相上都安装上氧化锌避雷器后, 其雷击断线率由原来的93.3%降到了2.7%, 几乎没有雷击断线事故发生。但是, 安装避雷器和加装接地装置都需要大量的资金投入, 其维护工作也很多, 这既不经济, 也没有必要。根据研究表明, 要限制雷电感应过电压事故, 每相避雷器的安装密度只要控制在200m~360m内即可。安装起外间隙的避雷器, 当发生雷击时, 避雷器的间隙被击穿, 雷电波经过间隙, 到达避雷器, 再进入大地, 从而保护了绝缘导线。
4 结语
如何提高10k V架空配电线路的运行可靠性, 设法降低雷击断线和雷击跳闸己是线路设计人员刻不容缓的工作。尤其对于东莞地区, 雷击问题显著, 更应因地制宜地采取相对应的防雷措施, 大大降低10k V架空线路遭受雷事故率, 提高线路供电的可靠性。
参考文献
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架空线路防雷措施 篇11
【关键词】10kV架空配电线路;避雷器;线路防雷措施
0.引言
陕北地区地处黄土高原丘陵沟壑区，属中温带半湿润半干旱气候，地貌以川为主，梁、峁、涧、沟、谷并存。春季干旱多风且升温缓慢，夏季短暂并且旱涝相间，海拔高度约在1300m-1900m之间，气象环境特点复杂，夏季早晚温差大、雷暴日多，雷电活动强烈，雷击造成山区10kV架空配电线路故障率提高，严重威胁供电设备、设施的安全可靠运行，直接影响油区工业生产、生活秩序。针对上述情况，我们在10kV配电线路安装线路避雷针及避雷器、10kV高压开关柜过电压保护器；对线路变压器和开关等设备安装保护避雷器，并采用“三位一体”的接地接线方式，大大降低10kV架空线路遭受雷击事故率，预防和减少供电设备损坏事故的发生。
本文在广泛收集、分析10kV配电线路运行状况基础上，面对10kV架空配电线路运行较为严峻的防雷形势，提出较为有效的10kV配电设备的防雷保护措施，旨在总结经验、分析不足，为提高供电线路安全可靠运行提供依据。
1.雷电的形成及危害
1.1雷电产生的原因
雷电产生的原因较多，现象也较为复杂，大气中的水蒸气和地面的湿气受热上升，在空中不同冷热气团相遇，凝结成水滴或冰晶，形成积云，积云运动，使电荷发生分离，亦即在上下气流的强烈摩擦和撞擊下，形成带正负电荷的积云，也称雷云。
1.2雷电造成的危害
架空线路受到直接雷击或线路附近落雷时，导线上会因电磁感应而产生过电压，这个电压往往高出线路相电压的几倍甚至几十倍，使线路绝缘遭受破坏而引起导线烧断、配电线路跳闸和避雷器爆裂、瓷瓶击穿等事故，甚至会因为线路遭雷击造成变电站设备烧毁等事故，不仅影响设备的安全运行，而且极大地影响了日常生产、造成了较大的经济损失。
２.10kV架空配电线路防雷保护措施
2.1合理选择设施、器材，规范施工保持间距，提高线路绝缘水平，降低10kV配电线路闪络概率
由于配电网绝缘水平低，当线路中因雷电活动而产生感应雷过电压时，极易造成线路绝缘子闪络等事故，且在配电线路中为了提高线路的供电可靠性，供电单位经常在临近10kV架空配电线路间安装联络开关，以防在其中一条线路的电源开关发生故障时，由另外一条线路承担继续供电任务，减小停电面积，但是如果同塔线路与线路间的电气距离不够，一旦其中一条线路遭受雷害后线路绝缘子对地击穿，如果击穿后工频续流比较大，持续的接地电弧将使空气发生热游离和光游离，由于同杆架设的线路间不能保证足够的距离，那么电弧的游离会波及到其他的回路，引起同杆架设的线路发生接地事故，严重时将会造成线路跳闸，极大的影响了配电线路的供电可靠性，针对上述情况可采取增加绝缘子片数、更换绝缘子型号等方法提高线路绝缘水平。
2.2采用间隙与避雷器配合对10kV配电线路进行保护
在输配电线路中使用线路避雷器可以取得了较好的防雷效果，但是由于无间隙避雷器长期承受工频电压，还要间歇地承受雷电过电压及工频续流，避雷器容易老化，所以避雷器故障很多，影响配电线路的供电可靠性。因此，在配电线路中可选用免维护氧化锌避雷器，而大面积的安装线路避雷器不仅经济方面不允许，而且运行维护也存在很大的问题。
2.3 10kV配电设备的防雷保护
2.3.1配电变压器的防雷保护
对配电变压器的保护应该在低压侧装设低压避雷器（此方法对有架空低压配电线路的变压器效果较为明显），与高压侧避雷器、变压器外壳和低压侧中性点各自引下线一起在接地极处连接，称为“三位一体接地”。接地电阻值满足规程中所规定的100KVA以上容量配电变压器接地电阻在4Ω以下，100KVA以下容量的配电变压器接地电阻在10Ω以下。
2.3.2柱上开关的防雷保护
为了适应电网安全可靠运行方面的需要，在10kV电网中安装了一定的柱上开关与刀闸，这对保证配电网的运行方式的灵活性，提高供电可靠性起了很大的作用，但是不能忽略了对这些开关设备的防雷保护措施，在柱上开关和刀闸处有些没有安装避雷器保护，或者仅仅在开关的一侧装设避雷器保护，当开关断开时，将会造成雷电波的全反射，在雷害事故发生时造成开关设备自身的损坏，因此，开关设备自身的防雷保护是配电线路中防雷保护非常重要一部分，应该在开关或刀闸两侧安装避雷器对进行保护，避免在防雷保护上存在的缺陷。
2.3.3变配电站所10kV开关柜的防雷保护
虽然10kV架空线路及出线龙门架均已安装避雷器，但夏季雷雨季节雷电流窜入造成配电设备损坏的事故也是偶有发生，因此在10kV架空配电线路采用防雷保护措施的同时还应在变配电站所10kV高压开关柜安装外间隙避雷器（过电压保护器）。
2.4降低10kV配电设备的接地电阻
在配电线路中，降低接地电阻的主要采用安装水平接地体，并在水平接地体周围施加高效膨润土降阻防腐剂，实践证明对于陕北相对较为干旱的区域来说使用降阻剂效果并不明显，于是这对于制作接地极的管材和扁铁镀锌工艺和接地极加工、敷设时的焊接、埋深、连接就有了较高要求，否则不但材料易发生腐蚀，接地电阻也达不到要求，而且雷击电流不能充分释放流入大地，还极易造成设备损坏。
2.5避雷器的选择
针对10kV配电线路的特点，氧化锌避雷器具有重量轻、体积小、耐污性和散热性好的优点，更重要的是具有非线性电阻特性，可以迅速截断工频续流，吸收雷击时的放电能量，有效限制雷击过电压和感应过电压，同时在氧化锌避雷器后加装串联间隙，利用间隙放电的分散性来保证避雷器工作的可靠性，足以释放雷电流以及吸收雷电过电压的能量。
3.结论
经过对陕北地区配电网防雷存在的问题进行分析与研究后，得出配电网改进措施如下：
（1）提高配电线路绝缘水平降低雷击闪络率、提高线路绝缘水平主要通过更换U50%冲击放电电压更高的绝缘子，增强配电线路的耐雷水平。
（2）在配电线路重点部位安装避雷器进行防护，鉴于避雷器仅能保护安装的当级杆塔，因此，可以选择在配电网防雷薄弱点处进行安装，如线路分支处、T接处、重要配电设备处进行安装，进行保护。
（3）采用保护间隙保护，保护间隙应满足先于绝缘子串放电，捕捉放电电弧根部引导雷电流入地，从而保护绝缘子串和线路不被烧毁，且保护间隙与线路的绝缘配合也应当保证在线路最大操作过电压下不击穿，不降低线路绝缘水平。
（4）针对配电设备接地电阻超标的问题，每年雷雨季节前4-5月份完成对配电设备接地电阻的复测、整改工作，对不能满足要求的及时进行检查、补充。
（5）配电设备的防雷保护措施方面，对配电变压器要求在低压侧安装低压避雷器，执行“三点共一地”的接地方法，并对低压避雷器的安装位置进行了要求。对柱上开关要求在两侧安装避雷器进行保护。
（6）落实10kV架空配电线路定期检修、消缺制度，及时组织线路绝缘子等材料的抽检实验、卫生清理和损坏器材的更换工作，提高线路绝缘性能和抵御雷击的能力。
【参考文献】
［１］丁荣.城市配电线路绝缘化和防雷措施[J].现代电力,2000,(2):55-61.
架空线路防雷措施 篇12
近年来, 我国针对220kV架空输电线路的防雷展开了一系列研究, 如清华大学就研制出适合多雷地区的220kV无间隙线路避雷器, 它具有很好的钳电位作用, 防雷效果比较明显。 但毋庸置疑, 我国对220kV架空输电线路防雷措施的改进还处于摸索阶段, 与世界先进水平还存在较大的差异, 对其展开研究势在必行。
1现阶段我国已有的输电线路防雷技术
如前文所述, 近年来我国在输电线路防雷方面进行了大量的研究, 并且取得了一定的成果, 但目前对复杂气象条件和地形条件下的防雷措施还研究得不够。具体说来, 现阶段我国已有的输电线路防雷技术主要包括以下2种:
(1) 常规防雷技术。主要包括提高输电线路的绝缘水平、 架设避雷线、降低杆塔的接地电阻、采用输电线路的自动重合闸技术、减小保护角、安装消雷器和塔顶避雷针、中性点不直接接地等。在这些常规防雷技术中, 最为常用且行之有效的是架设避雷线, 此种方式主要是通过防止雷电直击导线而发挥防雷作用的, 此外它还能够降低线路上的雷电感应过电压, 并且对雷电进行分流。
(2) 非常规防雷技术。除了上述常规防雷技术外, 近年来各种非常规防雷技术也逐渐应用到输电线路的雷电防护上。 1) 在输电线路中安装消雷器和提前发射接闪器。通过中和雷云电荷, 消雷器可以对放电雷电流进行抑制或抵消。通过提升避雷针的接闪能力, 提前发射接闪器可以扩大避雷针的保护范围。将这两者应用到输电线路上, 可以提高其防雷水平, 但由于对这两种防雷理论的研究还不是十分透彻, 因此国际防雷组织还没有认可这两类防雷产品。2) 在输电线路安装水柱引雷装置、火箭引雷装置和激光引雷装置等。但目前这些引雷装置的研究还处于完善阶段, 成熟产品上市还需要较长的时间。
2 220kV架空输电线路雷击跳闸原因分析
为了更好地制定220kV架空输电线路的防雷措施, 需要对220kV架空输电线路雷击跳闸原因进行分析。下面笔者将以荆门供电公司220kV输电线路为研究对象, 对2008—2013年间荆门地区的雷电活动情况及荆门电网220kV输电线路的雷击跳闸情况进行统计分析。
研究表明, 引发荆门电网220kV输电线路雷击跳闸事故的原因主要包括以下几个方面:
(1) 近年来荆门电网的同杆塔架设线路不断增多, 同杆塔架设线路面临的不仅仅是传统单回线路的雷击跳闸事故, 而且在山区更容易发生输电线路反击事故的危害, 从而增加雷击跳闸故障的发生率和危害程度。
(2) 近年来由于生态环境不断被破坏, 荆门地区的雷电活动频发, 从而造成220kV输电线路的雷击跳闸故障不断增多。
(3) 对于已经修建好的220kV输电线路, 由于环境等限制, 很难通过采用降低线路保护角、将关口前移等方式来提高线路的抗绕击能力, 因此限制了线路防雷水平的提高。
(4) 将合成绝缘子应用于220kV架空输电线路中, 能够极大地提高线路的耐雷水平, 但此种方式的缺点是无法实现无限制的加长, 而且目前很多使用多年的合成绝缘子本身老化程度较高, 因此加大了闪络发生的几率。
(5) 随着城镇化建设进程的不断加快, 220kV架空输电线路的建设变得非常困难, 很多线路都沿着高山布置, 杆塔被设置在山头或山坡上, 这极大地增加了输电线路遭受雷击的概率。
3 220kV架空输电线路的防雷措施
3.1提高绝缘水平
提高绝缘水平可以说是220kV架空输电线路防雷措施中性价比最高的方案之一, 它可以减小保护角、提高绕击和反击的耐雷水平、降低建弧率。以荆门电网220kV架空输电线路为例, 可以在高杆塔上增加绝缘子串的片数, 由于目前生态环境的不断恶化和雷电活动的日益频繁, 因此在选择绝缘子类型时必须综合考虑, 一般直线铁塔绝缘子可以采用一串FXBW4- 220/100型棒式复合绝缘子, 耐张铁塔绝缘子可以采用FC100P/146钢化玻璃盘式绝缘子。对于220kV架空输电线路, 一般是根据操作过电压或工频过电压的要求来选择串中的绝缘子数量, 并对线路的耐雷水平进行校核。
绝缘子的日常维护对确保其正常功效的发挥至关重要, 这就要求我们的运维人员对绝缘子的性能进行定期和不定期的检查, 一旦发现零值绝缘子, 要及时进行更换, 并且对污染较为严重的绝缘子要定期进行清理或更换。
3.2安装并联间隙
通过在绝缘子串两端并联一对金属电极, 并联间隙可以构成保护间隙, 从而有效避免绝缘子串发生雷击损坏事故, 降低220kV架空输电线路的雷击事故率。并联间隙的安装方式较多, 有首先闪络故障相安装并联间隙、一回全相安装并联间隙、 发生两相闪络时故障相安装并联间隙等。在不同并联间隙安装方式下, 220kV同塔双回输电线路的反击耐雷水平不同, 研究结果表明只有单回首先闪络相添加并联间隙对线路多相闪络的耐雷水平提升最好。
3.3降低杆塔接地电阻
对于荆门电网220kV架空输电线路而言, 大部分杆塔的接地电阻都较大, 这非常不利于雷击事故的防护。目前主要有以下方法降低杆塔的接地电阻:
(1) 因地质原因而造成的杆塔接地电阻较大 (如在砂土和岩石的地质条件下架设杆塔) , 可以通过改造来降低杆塔的接地电阻;
(2) 不是因地质原因而造成的杆塔接地电阻较大 (如接地体腐蚀或外露) , 需要针对具体原因来采取相应的措施。
笔者认为, 为了根据具体情况来制定合理的杆塔接地电阻降低策略, 施工人员需要做如下工作:对杆塔所在位置进行实地勘测, 对区域的地质条件和地形地貌等进行全面了解, 找出适合改造的地质区域;对区域的雷电活动规律和频率进行分析, 然后决定改造接地电阻值的范围;对接地体的规格进行确定, 然后认真分析输电线路的使用年限, 从而制定科学合理的杆塔降阻策略。
具体而言, 可以采取以下手段来降低杆塔接地电阻:
(1) 杆塔自身的接地电阻虽然较高, 但其附近有大量可以利用的低电阻率的物质, 在改造时可以利用这些低电阻率物质或添加降阻剂来降低杆塔的接地电阻。
(2) 通过焊接的方式, 将5根以上的角钢与接地射线进行连接。
(3) 如果杆塔的地理条件较好, 可以水平外向延伸接地线, 但接地体的长度一定要在规定范围内, 否则会降低应有的防雷性能。
(4) 通过安装接地模块来增加接地体自身的散流面积, 同时产生增强导电能力的电离子, 从而达到目的。
(5) 使用爆破接地技术对杆塔所在区域的土壤结构进行改变, 从而大幅度降低杆塔的接地电阻, 但此种方法对施工水平要求较高。
3.4强化线路防污工作
(1) 对绝缘子进行定期检查, 确保绝缘子完整和工作正常。
(2) 根据当地的气象条件等来开展定期和不定期清扫工作, 从而有效降低线路的污闪事故。
(3) 根据线路周围环境的变化来定期测定等值附盐密度, 从而及时调整污秽地区的等级分布, 确保线路的正常运作。
4结语
综上所述, 220kV架空输电线路防雷是一项长期且艰巨的任务, 目前国内虽已开发了很多这方面的产品和技术, 但成效不甚理想。我们必须清醒地认识到, 220kV架空输电线路的防雷必须结合各地的实际情况, 因地制宜, 否则可能适得其反。
参考文献
[1]虞昊.现代防雷技术基础[M].北京:清华大学出版社, 2005
[2]沈培坤, 刘顺喜.防雷与接地装置[M].北京:化学工业出版社, 2006
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