输电线路的防雷措施（精选10篇）
输电线路的防雷措施 篇1
0 引言
输电线路的分布范围极广, 长的有几百千米甚至上千千米, 短的也有数千米, 所跨越的地形条件、气候环境复杂, 有山岭、河流、平原等, 所以极容易遭受雷击。线路受雷击后, 极易引起输电线路跳闸, 轻则导致对用户的少送电、损坏供电设备;重则者会引发电网事故, 造成更大的损失。所以, 输电线路的防雷是电力部门的工作重点和日常维护工作之一。
1 线路雷击的原因分析
某地区近几年输电线路的运行情况以及雷击数据, 如表1所示:
由表1的数据分析可得, 1996年开始, 随着输电线路长度的增加, 线路遭受雷击而跳闸亦较频繁, 所以自2000年始, 该局重视了线路的防雷工作后, 输电线路每百公里遭受雷击跳闸的次数下降了, 可靠性得到了提高。
通常雷击有3种主要形式:一是直击雷;二是感应雷 (二次雷) ;三是球形雷。由于输电线路的电压较高, 雷电对输电线路的危害主要是由直击雷引起的。它主要通过3种途径入侵输电线路:一是雷击杆塔顶;二是雷击避雷线 (架空地线) ;三是雷击绕过避雷线击于导线。
根据观察统计, 输电线路的杆塔大多是在半山腰或平原, 小部分在山顶。通过分析易受雷击的杆、塔以及导线、地线的地理位置以及杆塔位置的土壤电阻率、接地电阻、架空地线与铁塔的连接接、地网与杆塔的连接等情况, 受雷击的住往是架设在山腰或地势不是很高的杆塔和线路的地线、导线, 而并非是比线路要高的树木、山岗或者是在山顶的杆塔, 而且位于山顶的杆塔和导线遭受雷击的概率并不比位于山腰或平原的杆塔和导线要高很多, 易受雷击的杆塔均处于空气潮湿、温暖, 气流运动较强、活动变化较频繁, 而且是土壤电阻率相对较低的地方, 如:半山的风口位置;一侧为开阔地带而另一侧为山丘的地带;四周围是山, 附近土地湿润的地方。
这是因为山腰、平原的空气潮湿、温暖使雷云与大地之间的电场介质的绝缘低于山顶而遭雷击, 而且, 地表的电导对雷电也有影响, 导电良好的地质 (如低土壤电阻率的地表) 比难以导电的地质易于引雷。所以, 雷电除了具有对尖端放电的特性外, 更具有沿最短路径放电 (电抗最小的路径) 的特性。当雷电云对地电阻较大 (雷电云对地之间的电场介质的绝缘高) 时, 雷电云并不容易放电, 雷电云随风移动而且是继续积累电荷, 当其遇到其最低的放电路径时, 就会产生放电;或者当雷电云相对静止时, 电荷积累得越来越多, 当它达到产生足够高的放电电压的时侯, 其破坏力就越大。避雷针的尖端放电原理:由于避雷针较高并且与大地有良好的接触, 当避雷针置于空中雷电云对地这个雷电场范围时, 在针尖上因静电感应而积累了与雷电场相反极性的电荷, 而使其附近的电场强度较其周围物体显著增强的缘故, 即使是雷电场对地之间的电场介质的绝缘强度不变的情况下, 此时雷电先导放电电场即开始被避雷针引起畸变, 避雷针将雷电放电途径引向自己;此时雷电场能量通过避雷针放电, 雷电场消失, 使它不发生超过设备承受能力的大电流放电, 从而起到保护的作用。
经过分析, 雷击选择点有3个条件:一是形成雷云;二是存在易于形成雷电通道;三是存在易于引起先导放电电场畸变的物体;第一个是必须条件, 第二、第三只要具备其中之一就有落雷的机会。所以, 雷电的形成我们不能控制, 但可以设法使雷电场提早对地放电, 使雷电的放电电压和放电电流减少到设备可以承受的范围之内, 从而减少其破坏。
我们分析了输电线路易遭受雷击的原因后得知, 要降低其遭受雷击的概率, 有两条途径:一是减少输电线路杆塔的接地电阻, 使雷电场的放电电压降低、使电荷能迅速流入大地, 从而保护输电设备;二是使输电线路的杆塔迁离雷电活动频繁的地点。对于第二个途径, 由于涉及到线路走廊规划等一系列的问题, 牵一发而动全身, 而且费用较大, 实施的可能性不大;第一个途径才是我们的工作重点。
2 对接地装置进行改造
为了有的放矢地对杆塔接地电阻进行改造, 首先对所有频遭雷击的线路的杆塔接地网进行普查, 以便对不符合设计要求的地网进行重点整改。在对地网的普查中, 有相当部分易受雷击的杆塔, 其接地电阻确实是偏大, 但也有不少的杆塔, 其接地电阻并没有偏大, 有个别的还相当低, 经过反复的测量, 其结果还是一样 (在误差的范围之内) , 在排除了测量方法不当和仪表仪器故障等问题之后, 又对地网进行挖土检查接地体, 并没有发现接地体受到较严重的腐蚀;复核了架空地线的防雷保护角, 也没有发现问题;查阅了此输电线路的运行记录, 发现此类杆塔在开始投运的2～3年内并没有受到雷击, 而是之后才陆续受到雷击的;经过一系列详细地分析, 认为主要的原因是架空地线与杆塔接地网之间的连接环节出了问题。于是, 对架空导线至接地网之间的引下线的所有连接点进行认真检查, 发现主要存在以下问题:
1) 架空地线与杆塔接触不良。架空地线与直线铁塔或水泥杆只有一个悬挂点连接, 接触面积太小, 经长时
间运行后, 接点氧化造成接触不良;
2) 接地网的引线与铁塔脚接触不良或接触面过小;
3) 电杆的避雷引下线接触不良 (有部分是利用电杆的爬梯作为避雷线的引下线) 。
通过认真细致地分析, 认识到过去只单独强调降低杆塔接地网的阻值, 而相对忽略了架空地线与铁塔及铁塔与接地网之间的连接;重新认识了线路防雷工作的方向之后, 分期分批对输电线路进行以下4个方面的整改:
1) 对达不到设计要求的杆塔地网进行整改;
2) 改善接地网与杆、塔的连接 (如对连接点除锈并涂导电膏, 设置独立的避雷引下线等) ;
3) 在架空地线与铁塔之间增加一条连接线 (称为引流线) 。改善架空导线与铁塔的连接效果, 提高雷电流的通过能力;
4) 在经常受到雷击的线路段, 安装线路避雷器。雷击线路后, 能及早释放雷电的能量, 避免雷电波沿输
电线路入侵变电站的设备, 造成输电线路调闸或设备损坏。
其中, 第2、3点的作用除了能更有效地防止雷电直击导线外, 还有以下作用:
1) 对雷电流有分流作用, 减小流入每一杆塔的雷电流, 使杆塔顶电位下降;
2) 雷击导线时, 能增强对导线的耦合作用, 降低雷击杆塔时绝缘子串上的电压;
3) 雷击架空地线时, 对导线有屏蔽作用, 降低导线上的感应过电压。
3 结论
1) 在线路走廊的选择上, 应吸取实际运行经验, 在可能的情况下尽可能避开易遭雷击的地理位置及多雷区;在新线路设计与施工中, 避雷线与塔身应加跳线;
2) 防雷接地还应注重使各个连接点 (面) 的接触电阻的降低、连接可靠, 从而使全条线路的整体接地电阻降低, 达到提高耐雷水平的目的;
3) 降低线路接地装置电阻, 是保护输电线路不受雷击损害的有效措施;使架空地线与铁塔及铁塔与接地网之间有可靠连接是降低线路接地装置电阻的一项重要内容。
参考文献
[1]重庆大学.南京工学院合编.高电压技术[M].水利电力出版社, 1984.
[2]水利电力部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册[M].利电力出版社, 1989.
高压输电线路防雷技术措施探讨 篇2
关键词：高压输电线路 防雷技术 措施 探讨
1 概述
雷击一直以来都是困扰供电安全的难题，在高压输电线路中由于雷害引起的事故层出不穷。如何实施高压输电线路防雷技术的有效措施，最大限度的减少雷击事故的发生，保障供电系统平稳运行就成为摆在我们面前的一个大问题。
2 高压输电线路遭受雷击的原因
首先，由于高压输电线路都是架空线路，且线路分布非常广，所应用的金属材料也是非常之多，这就使得雷击过程中所产生的感应电流也叫雷电冲击波，很容易从供电线路入侵，冲击波瞬间所形成的雷电感应电压可达上千伏左右，虽然高压输电线路安装了避雷装置，但是由于其动作慢、残压高，难以对雷电冲击波进行有效的释放，从而造成电源设备和通信系统的损坏。其次，由于雷云放电致使过电压经过线路杆塔建立放电通道，使线路被绝缘击穿，也是高压输电线路受到雷击的主要原因。雷击主要通过大地的感应电荷通道建立起放电荷通道并和雷云中的一种电荷相互中和形成的，从中可以看出，雷击与接地装置有着紧密的关系。雷击主要分为绕击和反击两种，通过经验来看，山区以绕击为主，而平原、丘陵地带则以反击为主。
3 目前高压输电线路防雷技术中存在的问题
3.1 高压线塔杆存在安全隐患。现在的电网线路中，水泥杆内部都有钢芯连通的接地装置，在线路遭受雷击的时候，很容易受到雷电波的冲击，引起水泥杆爆裂，引发事故。还有就是高压线塔杆经过长时间的运行后，经过风吹日晒，会产生裂纹，风化严重还会引起倒杆事故。
3.2 高压输电线路避雷器的问题。对于架空地线问题，保护角的角度对其影响是比较大的。如果架空地线的保护角比较大对防绕击是十分不利的。除此以外，架空地线还容易受腐蚀的影响，在一定程度上影响雷电流的泻放能力。
3.3 接地装置存在的问题。一是地网的腐蚀；二是地网的降阻；因为在输电区域内，接地装置使用混凝土及其降阻剂达到一定基数后，运行超过半年的话，接地装置就会迅速的腐蚀，尤其是接地下线0-40cm这一段的腐蚀最为严重。
4 高压输电线路防雷措施研究
4.1 加强线路绝缘并选择合适的绝缘方式。高压输电线路的高杆塔地段被雷击中的频率是比较高的，因此加强线路的绝缘，对于提高线路的耐雷水平以及减少绕击的电流值，大大降低跳闸率都是十分有利的。对于高压同杆双回线路可以采用增强回路绝缘强度的绝缘方式，使双汇线路的的跳闸率得到降低。在此基础上，我们还应对这种方式在经济因素以及技术因素上面进行全面的分析，以达到最佳效果。另外，由于线路绝缘的自身恢复能力较强，我们通过安装自动重合闸装置可以有效的降低线路的雷击事故率，减少损失。
4.2 在输电线路上安装避雷装置。装避雷器，通过接地线将雷电流进行分流，一部分由避雷线传入相临杆塔，一部分经塔体入地，这是高压输电线路防雷措施中的最基本的一项内容。由于避雷器可以最大限度的将雷电流宣泄到大地上，使得过电压在一定范围内不致升高，从而起到保护输电设备和输电线路的安全作用，再加上其对线路具有钳电位作用，对接地电阻的要求也不是很严，尤其适用于山区的地形。
4.3 降低杆塔接地电阻。在塔杆上安装接地装置，并与地线牢牢的连接在一起，也是保障高压输电线路防雷技术措施有效实施的重要手段。雷击时的雷电流可以通过接地装置以较低的接地电阻泄入大地，这不仅可以有效降低跳闸事故的发生，而且对提高线路的防雷水平也是有效的促进。而这一技术的实现，架空地线、接地引下线、地网之间的有效连接是关键，如果塔杆的搭设地点土壤电阻率较低的话，我们可以采用钢筋混凝土杆或者是铁塔杆，进行深埋并加长水平射线，以此来降低电阻，如果是土壤电阻率较高的区域，则应将接地装置合理运用至截面的接地引下线，并在其引下线上加垂直地体。引下线表面可以利用长效腐蚀降阻剂来作为防腐处理。
4.4 安装引弧间隙。我们以往的防雷工作，主要是以防、堵为主。但是由于雷电是不可预测的自然现象，我们很难把握它的规律，并彻底根除雷害带来的威胁，既然如此，那么我们可以顺其自然，通过安装引弧间隙的方法来对雷电流进行疏导，安装引弧间隙的目的就是用间隙保护绝缘子串，避免因放电损坏绝缘子而造成永久性故障。另外，我们有必要拓宽思路，例如，当同杆架设时，考虑不平衡绝缘的方式，以保证不会多条线路（同一电源）同时跳闸。
5 结束语
综上所述，高压输电线路的安全运行，对于人们的生产、生活都有重要的意义。我们在架设高压输电线路时，必须加强防雷技术措施方面的改进，严格把关，以减少高压输电线路被雷击中的机会，从而降低高壓线路由于遭受雷击引发跳闸事故的发生概率。但是，由于雷电是自然现象，我们很难把握它的规律，因此需要我们根据实际情况，不断的去探索和完善防雷技术措施，相信通过我们的努力，一定可以保证高压输电线路安全、稳定的运行。
参考文献：
[1]丁颂声.浅谈高压输电线路的防雷[J].科技资讯，2007年10期.
[2]苟文勇.刍议架空输电线路防雷保护措施[J].中国新技术新产品，2010年.
[3]庄文泰.高压输电线路的防雷保护[J].装备制造，2010年01期.
架空输电线路的防雷措施 篇3
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。
输电线路的防雷措施 篇4
【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）
浅析输电线路防雷措施 篇5
1 输电线路防雷常出现的问题
1.1 客观存在
大气雷电活动具有很强的随机性和复杂性, 因此, 人类对输电线路雷害的认识还不够深刻, 另外, 输电线路在大自然环境中, 经常会受到大自然的灾害。目前, 观测技术还存在很大的局限性, 线路遭受的每一次雷击的技术参数根本无法准确测量和捕捉, 甚至对每次线路雷击故障的闪络类型都很难进行准确区分。
1.2 设计方面
我国很多地区在20世纪80年代建造的220 k V及以下线路设计时基本没有提供土壤电阻率, 接地电阻设计值没有一定的规律。这些传统的因素从源头上直接使输电线路的耐雷水平降低;另外, 设计的电阻值是线路接地装置的改造的依据之一, 在众多山区内, 对线路的保护很多只有采用双避雷线来进行, 但由于山区面积较大, 普遍存在着保护角偏大、避雷线对导线屏蔽效果不好等问题。
1.3 维护方面
输电线路随着时间的推移而不断出现老化, 并且原有的输电线路电阻都比较高, 在遭受雷害的输电线路杆塔中经常会出现接地电阻值偏高的现象, 出现这些现象的原因有很多, 例如设计参数不当、电阻率偏高、施工不良等。有些输电线路接地装置存在很多问题, 例如接地装置残缺不全、年久失修、电阻不断增加、接地体被降阻剂严重腐蚀等, 正是由于这些原因, 使得输电线路耐雷水平逐渐下降。事实证明, 雷击跳闸率升高在很大程度上都是由接地装置不良引起的。
2 输电线路防雷措施
2.1 避雷线的使用
在雷雨季节到来之前, 需加强避雷线的运行与检修, 对于地线锈蚀等情况要重点进行检查, 对接地装置电阻值进行测试, 及时处理那些电阻值偏大的装置。在雷雨季节做好被雷击线路的检查工作, 及时更换和补修损坏的设备, 要打开检查发生闪络的绝缘子串的导线、地线线夹, 必要时还必须对相邻挡线夹及接地装置进行检查, 以确保装置的完好性, 极大缓解雷击闪电跳闸率。
2.2 完善测试方法
接地装置的完好性对雷击闪电有直接影响, 因此, 对杆塔接地装置的接地电阻进行降低是减少雷击跳闸发生的一种有效手段。从导泄雷电流的角度来讲, 接地电阻是接地体电阻、接触电阻和接地引下线电阻的总和, 它应对整个泄流通道的电阻进行考虑。接地电阻的测试方法主要有ZC-8型接地电阻测量仪和CA6411型电阻测量仪。ZC-8型接地电阻测量仪的优点是测量方法简单、性能稳定、测量准确, 唯一的缺点是只能对接地体的接地电阻进行测量, 且在测量时必须把所有的接地引下线拆开, 展放几十米的导线, 对于所展放的电压线和电流线还要求必须与接地体布置方向平行, 否则易发生测量系统误差。因此, 传统的测量方法不仅工作量大, 而且对布置方式复杂多样的接地体布置方式要进行充分考虑, 从而使得测量系统误差能够被避免。CA6411型电阻测量仪具有以下优点:接地系统接触良好时, 对于接地体布置方式可不用进行考虑, 就能对整个泄流通道的接地电阻进行准确测量, 其使用方法较简单且效率高。当然, 这种方法也有它的弊端, 接地系统生锈或者接触不良时, 会影响测量结果, 使其产生较大的误差, 同时对超标电阻值产生的位置不能准确判断出来, 这主要原因是由于其与整个泄流通道的接地电阻进行了测量的结果。由此可见, 这2种方法如果单独使用, 其优缺点共存, 为了减少其不足, 可将二者结合起来, 让他们发挥出各自的优点, 弥补对方的缺点。例如, 可先用CA6411型测量仪测量, 如果接地电阻合格, 则进行下一级的测量, 如果测量不合格, 再用ZC-8型接地电阻测量仪进行测量。
2.3 输电线路路径的选择要合理
经验证明, 一般情况下, 线路遭受雷击往往都发生在线路的某些地段, 即易击区。防止雷害的根本措施就是加强对易击区线段的保护。实践表明, 易遭受雷击的地段有: (1) 四周是山丘的潮湿盆地, 例如杆塔周围有山坡森林、水边等; (2) 地下有导电性矿的地面和地下水位较高处; (3) 雷暴走廊; (4) 土壤电阻率较小的地方, 如有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方; (5) 具有不同电阻率土壤的交界地段。
2.4 防雷采用绝缘避雷线
避雷线不仅仅只是起到了避雷的作用。避雷线按照其用途的不同, 悬挂方式有2种, 一种是直接悬挂于杆塔上, 另一种是经过绝缘子与杆塔相连, 即是避雷线对地绝缘。由于避雷线至各相导线的距离一般是不相等的, 使得它们之间的互感就存在差别, 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, 其结果是增加了线路的电能损失。因此, 目前我国新设计的超高压线路为了减少能耗, 一般采用绝缘避雷线。虽然避雷线是由绝缘材质制成的, 但在雷击时, 避雷线的绝缘在雷电先驱放电阶段即被击穿而使避雷线呈接地状态, 因而不会影响其防雷效果。
3 防雷措施评估模型建立
各种防雷措施的应用目的及实施后的效果各不相同。在实际工程中, 大多数的地区对防雷改造管理仍采取粗放式管理, 根本不考虑线路和防雷措施的特点, 没有针对性的选择防雷措施, 从而使得效果不明显, 甚至有时还需要进行二次改造, 造成了人力和物力极大的浪费。因此, 要对防雷措施进行评估。采用层次分析法对决策问题进行分析, 首先必须把所要分析的问题条理化和层次化, 构造出一个有层次的结构模型。这些层次分为: (1) 目标层。仅有一个元素存在于这个层次中, 一般情况下, 它是分析问题的预定目标或理想结果。根据输电线路各基杆塔风险来源以及各防雷措施的特点, 保证对防雷的改造采用最优的措施, 这就是防雷措施评估的主要目标。 (2) 准则层。实现目标所需要的准则、子准则都存在于这个层次中。输电线路防雷措施评估需要考虑的技术经济性指标包括跳闸率降低效果、工程费用、改造目标、改造难易度、维护难易度、运行寿命。为了实现改造目标越好的防雷措施效果越好, 因此要针对防绕击还是防反击来建立改造目标的判断矩阵。 (3) 措施层。实现目标可供选择的各种措施都存在于这一层中。根据目前输电线路防雷治理的工程经验, 防雷改造措施包括:降低杆塔接地电阻、减小保护角、架设耦合地线、加强绝缘水平、加装保护间隙、安装可控针、安装防绕击侧针和安装线路避雷器。其中大部分在文中已经进行了分析。有效的防雷措施能够提高输电线路的防雷性能, 只有通过对防雷措施的评估, 才能根据实际情况选择出最佳的防雷措施。本文采用层次分析法建立了防雷措施评估模型, 如图1所示。
4 结语
本文提出了“避雷线的使用”、“完善测试方法”、“输电线路路径的选择要合理”、“防雷采用绝缘避雷线”这4种输电线路防雷措施, 但在实际中输电电路的防雷措施不只是文中提到的这4种措施就能彻底解决的, 其还需要电力系统各个部门予以配合。防雷措施的选择还要根据具体情况来进行, 本文通过对防雷措施评估进行分析, 来选择最佳的防雷措施。总而言之, 要想把雷害所带来的损失降到最低, 除了要采取相应的防雷措施以及成熟的管理经验外, 还必须加强线路的运行维护管理。
摘要：输电线路的雷击会造成很大的损失, 因此必须加强输电电路防雷工作。首先提出了输电线路防雷常出现的问题, 接着对输电线路防雷的4种措施进行了分析, 最后对防雷措施评估模型建立进行了研究, 从而为选择最佳的防雷措施提供了重要的依据。
关键词：输电线路,防雷,问题,措施
参考文献
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[4]张战彬.邢台西部电网输电线路防雷改进措施研究[D].河北:华北电力大学, 2009
浅谈输电线路的防雷保护措施 篇6
关键词：架空输电线路,防雷
漫长的输电线路常穿过平原、山区, 跨过江河湖泊, 延伸到地理条件和气象条件各不相同的地区, 所以遭受雷击的机会就多, 为使输电线路能可靠工作, 要求输电线路有好的防雷性能, 现讨论输电线路防雷常用技术保护措施。
1 架设避雷线
这是高压和超高压输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施根据《规程》及《标准》规定:330k V~500k V线路应沿全线架设双避雷线;220k V线路应沿全线架设避雷线;在山区宜架设双避雷线, 但少雷区除;1 1 0 k V线路一般沿全线架设避雷线;60k V线路, 负荷重要且所经地区年平均雷暴日为30以上的地区宜全线架设避雷线。
综上所述, 架设避雷线的作用是以下几点。
(1) 引雷作用。
架设避雷线后, 由于避雷线对雷云电场的畸变作用, 使雷基本上只击于避雷线而不击于导线, 这就是避雷线的引雷作用, 也是避雷线的主要作用。
(2) 屏蔽作用。
当导线上主挂有避雷线时, 由于避雷线的屏蔽效应, 使导线上的感应过电压降低, 导致作用于线路绝缘上的电压降低, 从而使线路的耐压水平提高, 跳闸率降低。
(3) 分流作用。
当雷击杆塔时, 对有避雷线的线路, 雷电流并不是全部经过该杆塔入地, 而是从杆塔两侧的避雷线分流掉一部分, 导致塔顶电位降低, 这样作用于线路绝缘上的电压也就随之降低, 从而使线路的耐雷水平提高, 跳闸率降低。
(4) 耦合作用。
当避雷线上有过电压运动时, 导线上即出现耦合电压, 避雷线与导线间的这种耦合效应也能降低线路绝缘上的电压, 从而使线路的耐雷水平提高, 跳闸率降低。
高压输电线路的避雷线通常是直接接地地, 而超高压输电线路的避雷线是经小间隙接地。
2 降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻通常是提高线路耐雷性能最经济的方法, 我国《规程》规定, 有避雷线的线路, 每基杆塔 (不连避雷线) 的工频接地电阻, 在雷季干燥时, 不宜超过规定值, 在土壤电阻率低的地区, 应充分利用杆塔的自然接地电阻, 在土壤电阻率高的地区, 降低接地电阻较困难时, 可采用多根放射性接地体或连续伸长接地体, 或长效化学降阻剂。
处于雷电活动剧烈、接地电阻又难以降低的地区的110k V~154k V电网, 也可考虑采用中性点经消弧线圈的接地方式, 这样, 绝大多数由雷击引起的单相接地故障可被消弧线圈所消除, 即使雷击引起一相导线单相接地也不会引起跳闸, 而且对地闪烙后的第一相导线相当于接地, 增大了耦合作用, 使未闪络相绝缘子串的电压下降, 从而提高耐雷水平, 减少相间闪络概率。经验证明, 改用这种接地方式可使雷击跳闸率约降低1/3左右, 当然对上述电网是否采用这种接地方式时, 还应考虑其他因素。
3 装设自动重合闸
由于雷击造成的闪络大多数能在跳闸后自行恢复绝缘性能, 所以重合闸成功率较高, 运行经验表明, 我国110k V及以上的线路重合闸功率为75%~95%, 35k V及以下线路约为50%~80%, 因此各级电压的线路都应尽量装设自动重合闸。
4 特殊条件下线路的防雷措施
4.1 架设耦合地线
在高土壤电阻率地区, 当线路跳闸事故频繁, 而又难以降低杆塔接地电阻时, 除可改架或补架避雷线外, 还可以采用架设耦合地线的措施。即在导线下面回设一根或几根接地线。耦合地线的作用是增大耦合系数;增大向杆塔两侧的分流 (据华东地区实测, 分流效果约为12%~22%) , 从而可提高线路的耐雷水平, 降低雷击跳闸率。运行经验证明。耦合地线可使线路的雷击跳闸率降低50%左右。
4.2 雷电易击区的防雷措施
在某些山区风口处, 顺风的河谷峡地带, 易形成热雷云的湖湿盒地等, 往往形成所谓“雷暴走廊”, 某些地质断层地带, 岩石与土壤或山坡与稻田的交界地区, 岩石山下有小河山谷等处, 土壤电阻率发生突变, 雷电往往易击于低土壤电阻率处;某些突出的山顶、山坡的向阳面, 以及地下有导电性矿藏或地下水位较高的地在, 局部雷电活动往往非常频繁。对于这些雷电易击区, 在进行线路设计时, 应当尽可能避开;当无法避开时, 应特别加强防雷保护, 除尽量采用降低接地电阻, 加装耦合地线等措施处, 有时可补架成双避雷线。例如:广东某220k V线路加V形避雷线支架, 补架成双避雷线。多年来, 雷击跳闸率大为降低。
4.3 大跨越档及交叉线路的防雷防护
当线路跨越江河、峡谷时, 大跨越档的杆塔高度均相应增大, 线路易受雷击, 使其耐雷性能降低, 这是因为高杆塔的避雷线对导线的遮敝效果较差, 易于发生雷绕击于导线, 作用于习线上的感应过电压几乎随杆塔高度成正比增加。由上述感应过电压增加, 作用于线路绝缘上的电压增大, 易引起闪络。因此对大跨越档应采用特殊措施进行保护。主要措施有:降低杆塔接地电阻:当有避雷线时, 杆塔的接地电阻值不应超过规定数值的50%, 当土壤电阻率大于2000Ω时, 电阻值也不宜超过20Ω;减小保护角:考虑到杆塔绕击率增大, 因此, 避雷线对边导线的保护角不应大于20Ω;加强绝缘:由上述, 高杆塔的等值电感增大, 感应过电压增主, 绕击率也随之增大, 导致线路耐雷性能下降。为提高线路的耐雷性能, 可宜适当增国绝缘子片数。我国《规程》规定, 全高超过40m的有避雷线的杆塔, 每增加10m, 应增加一片绝缘子;全高超过100m的杆塔, 绝缘子片量应结合运行经验, 通过雷电过电压的计算确定;装设管型避雷器;对新建或现有无避雷线的大跨越档, 应装设管型避雷器或保护间隙, 同时新建线路的绝缘子片数应比相同电压等级的一般线路的绝缘片数增加一片。
电闪雷鸣是一种常见的自然现象, 雷电电压高达数百万伏, 瞬间电流可高达数十万安培, 造成很大的损失。架空输电线路雷害事故引起的跳闸, 不但影响电力系统的正常供电, 增加架空输电线路及开关设备的维修工作量, 而且由于输电线路上落雷, 雷电波还会沿线路侵入变电所。而在电力系统中, 线路的绝缘最强, 变电所次之, 发电机最弱, 若发电厂、变电所的设备保护不完善, 往往会引起其设备绝缘破坏影响安全供电。由此可见, 架空输电线路的防雷是减少电力系统雷害事故及其所引起电量损失的关键。做好架空输电线路的防雷设计, 不仅可以提高输电线路本身的供电可靠性, 而且可以使变电所、发电厂安全运行得到保障。
参考文献
[1]电力设备过电压保护设计技术规程.水利电利部[M].水利电力出版社.
[2]李瑞祥.高压输电线路设计基础[M].西北电业职工大学水利电力出版社出版.1994, 6.
基于架空输电线路的防雷措施探讨 篇7
关键词：架空输电线路,检测绝缘子,雷击跳闸,预防措施
经济的不断发展对于电力的需求和安全的要求也越来越高, 那么对于架空输电线路的可靠性要求也越来越高, 同样的, 在电网的日益发展的过程中, 雷击跳闸事故同时发生所殃及的范围也越来越广。根据调查显示, 在我们的电网运行过程中, 由于雷击事故的发生而导致的故障和灾害的发生占所有故障原因的一半以上, 尤其是在那些地形条件复杂的地区, 发生雷击事故的概率更高, 所带来的损失更大。下面本文将通过对防雷及措施的具体分析, 来对架空输电线路的防雷措施进行阐述。
1架空输电线路的防雷以及有效措施的概述
雷电的影响在影响电力系统的运行的因素中占有较大的比重, 给电力系统的正常运行带来了很多麻烦, 并且造成了相当大的损失。虽然很多的发达国家和我国在雷电防护这一方面有一定的科学研究, 并取得了相应的成果, 但是这种理念和具体的技术也只是在科研这一层面达到运用和共识, 在具体的操作过程中却并没有高效的运用;更有甚者, 现在很多高校相关专业的教科书并没有具体提到这一课题的研究, 有关这一方面的论文也比较少, 即便是有也只是一些传统的落后的观点不断的重复。在实际的运用过程中, 雷击防护这一理念并没有得到广泛的关注和运用。
2架空电路的雷击分析
(一) 雷击过电压的种类
雷击过电压的种类主要包括两种:一是感应雷过电压, 二是直击雷过电压。直击雷过电压是由于雷直接击中电线和杆塔所引起的。由于雷直接击中杆塔的电压较大, 通常是通过杆塔的绝缘子串的雷电冲击波来放大电压值, 这样引发的跳闸, 其导致的事故发生率是很高的。直击雷过电压分为三种情况:一是, 雷直接击中塔顶;二是, 直击雷击中杆塔之间的距离;三是, 雷电绕过避雷线击中导线。
感应雷过电压, 大多数的雷云都带有负电荷, 有些架空输电线附近有雷云时, 由于静电的原因, 导线上靠近雷云的一端就会聚集大量的正电荷, 如果此时雷云在输电线路附近放电, 导线就会由于输电感应而聚集, 从而形成感应性的雷过电压。
(二) 直击、绕击、反击
(1) 直击和反击
直击和反击的现象和原因大体相同。所谓的直击就是雷直接击中塔顶、导线或者是避雷线的中央;所谓的反击是指过高的接地电阻造成的塔。顶电压的大幅度的上升。雷电的直击和反击一般电流较大。
(2) 绕击
绕击现象与直击和反击现象不同, 它也是引起雷击跳闸事故的主要原因, 就是雷电绕过避雷线击中导线的现象。
虽然得到了普遍的重视, 但是雷电对架空输电线路所造成的伤害并没有得到根本的解决。随着全球变暖这一趋势的发展, 输电线路所面临的日晒、暴露次数和强度也在不断的提高, 并且随着社会对电量需求的加大, 架空输电线路的长度也在不断的加大。那么, 对于架空输电线路在运行过程中所遇到的雷击伤害, 具体分析各种情况, "对症用药", 在信息化、现代化的今日意义十分重大。
3具体措施
(一) 避雷线的架设
避雷线的架设是对输电线路防护雷击的最基本、最为广泛的措施, 其主要的作用就是避免雷直接击中电线, 同时还有一些具体的作用:第一, 对电流进行分流, 这样就可以减少经过杆塔的电流, 从而降低危害发生的几率。第二, 通过耦合作用可以减少电压。第三, 如此一来便屏蔽了导线, 减少了导线上的电压。
在架设避雷线的过程中要尽量减小导线保护角的角度, 特别是高压线路, 架设避雷线角度要更小, 应该控制在15度。这一方法造价也较低。
(二) 避雷针的安置
安置避雷针是都架空输电线路防控最为常见的一个措施, 但是经验表明这一方法是不能够很好地进行防护的, 也就是说不能对避雷针所屏蔽的保护区进行防护。避雷针具有引电的作用, 所以当雷电被引导到避雷针上时, 电流归流过大地, 就会在大地周围形成磁场而产生电压, 这种电压与雷电流的大小是正相关关系, 与雷击的距离成反相关关系, 而被屏蔽的的装置对其就有干扰作用, 从而不能达到屏蔽效果。
(三) 对线路绝缘的加强
也就是在高塔杆上增加绝缘子串。由于地理条件的差异, 在一些地区, 塔杆之间的跨度较大, 这在无形当中就加大了塔杆落雷的机会。在雷击时, 电位高电压大, 受绕击的概率大。在高塔杆上增加绝缘子串, 加强线路的绝缘可以有效地进行防护。
(四) 差绝缘方式的采用
这种方法适用于不接地或者小弧度的接地系统, 并且呈现三角形的排列。所谓的差绝缘, 就是指在同一杆塔上的三相绝缘有差异, 下面两相较之上面的一相分别多一片绝缘子, 当遭遇雷击时, 较弱的先被击穿, 电雷经过大地就避免了闪络。
4结语
如今, 由于雷电防控不到位而引发的跳闸和事故的频繁发生, 给经济社会的发展带来了很多的不便, 所以, 对于架空输电线路的防雷措施的研究和运用是非常必要的。本文通过对架空输电线路的特殊性以及雷击现象的种类和原因的简单介绍提出了架空输电线路雷击防护的几条有效的措施。综上所述, 对于架空输电线路的防护工作要因地制宜, 要根据不同地理条件、设备差异和天气情况, 通过具体分析采取有效的防控手段, 必要的时候要综合运用多种防护措施。
参考文献
[1]胡树彬, 梁伟放.基于架空输电线路的防雷措施探讨[J].中国新技术新产品, 2015 (01) :183.
[2]陆树桂.浅谈架空输电线路的防雷措施探讨[J].科技创新与应用, 2014 (33) :160.
架空输电线路防雷措施研究 篇8
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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架空输电线路防雷浅析 篇9
【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
输电线路的防雷措施 篇10
关键词：高原地区,输电线路,防雷措施,安全运行
1 雷害原因及其危害
输电线路雷击闪电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, 可分为直击雷过电压和感应雷过电压。输电线路感应雷过电压最大可达到400 k V左右, 它对35 k V及以下线路绝缘威胁很大, 但对于110 k V及以上线路绝缘威胁很小, 110 k V及以上输电线路雷击故障多由直击雷引起, 并且同接地装置的完好性有直接的关系。
2 架空电力线路防雷措施
输电线路在确定线路防雷的方式时, 应综合考虑系统的运行方式、线路电压等级和重要程度、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率等自然条件, 并参考当地原有线路的运行经验, 经过技术经济比较, 采取合理的保护措施。
2.1 架设避雷线
避雷线的作用主要是防止雷直击导线, 避雷线的架设在一定程度上降低了导线上的感应过电压, 但不是完全消除, 这就要求安装避雷器来将雷电流泄放到大地, 从而限制过电压, 保障输电线路及设备的安全。
2.2 加强线路绝缘
由于输电线路个别地段需采用大跨越杆塔, 这就增加了线路的落雷机会。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就越大。为了降低线路的跳闸率, 可在高杆塔上增加绝缘子串的片数, 加大大跨越档导、地线之间的距离, 以加强线路的绝缘。
2.3 杆塔接地
在土壤电阻率低的地区, 应充分利用杆塔的自然接地电阻。在高土壤电阻率地区降低杆塔的接地电阻比较困难时, 可采用多根放射形接地体, 或连续伸长接地体, 或配合使用降阻剂降低接地电阻。 (1) 高压输电线路耐雷水平随杆塔接地电阻的增加而降低。电压等级越高, 降低杆塔接地电阻的作用将变得更加重要。对土壤电阻率较高地区, 应选择更换接地网形式和置换土壤的方法, 达到降阻。 (2) 接地装置埋深, 要求大干0.6 m, 采用增大截面的接地引下线, 引下线 (热镀锌) 表面要进行防腐处理。 (3) 降低杆塔接地电阻, 还需要确保架空地线、接地引下线、地网相互之间的良好连接。
2.4 利用导线三角形排列的顶线兼作防雷保护线
在顶线绝缘子上装设保护间隙, 在线路顶线遭受雷击, 出现高电压雷电波时, 间隙被击穿, 雷电流便畅通地对地泄放, 从而保护了下面两根导线, 一般线路不会引起跳闸。
2.5 装设自动重合闸装置
运行经验证明, 电力系统中有不少短路事故都是瞬时性的, 特别是架空线路由于落雷引起的短路, 在继电保护动作、断路器跳闸切断电源后, 故障点的电弧很快熄灭, 绝缘会自动恢复。这时如能将断路器自动重新投入, 电力线路将继续保持正常供电。因此, 各级电压等级的线路均应尽量安装自动重合闸装置。
3 防雷措施在实际中的应用
以西藏旁多至嘉黎110 k V输变电工程为例, 由于线路经过地区的年平均雷电日为90天, 属强雷区。防雷保护从塔型设计、绝缘配合、降低接地电阻等方面共同采取相应的措施, 降低雷击跳闸率。线路全线架设双地线, 地线直接接地, 所选杆塔中地线对边导线的保护角不大于15°, 双回路地线保护角不大于0°, 且铁塔的两根地线之间距离不超过地线与导线垂直距离的5倍。在气温为15°无风条件下, 档距中央导线与地线的间距均满足S≥0.012L+1 m的要求;大档距的导线和地线的距离还需满足S≥0.1 I m要求。上式中:L:档距 (m) ;S:导、地线间距离 (m) ;I:大档距雷击档距中央地线时的耐雷水平 (k A) , 取110 k A。导线与地线间距离按上述公式计算, 取其较小者。由于沿线地区雷电活动较强, 事故跳闸率中雷击跳闸率基本上占首位。因此在线路路径选择中尽量优化路径, 避免铁塔立于易受雷击处。为便于变电站接地电阻的准确测量, 进出线档靠构架侧地线耐张金具串加装一片XDP-70CN型无裙绝缘子与变电站接地网隔开。正常运行时, 需采用接地线将其短接。接地体采用Φ10镀锌圆钢, 引下线采用Φ12镀锌圆钢, 为了加强防腐, 接地引下线及接地体均要求热镀锌处理, 且不得外露过长。接地采用四点引下, 接地线与铁塔可靠连接。为了可靠分流, 每基铁塔的地线连接处均需要采用另外一根专用接地线通过专用的接地端子与铁塔可靠相连。变电站进出线段2 km范围内接地电阻不大于10Ω, 且杆塔的耐雷水平大于110 k A。其它地带杆塔的接地装置按不同的土壤电阻率选配按规程要求的接地电阻值, 雷季干燥时, 每基杆塔的工频接地电阻不宜大于表1。
对于土壤电阻率特别高, 接地电阻难于降低至要求值的塔位, 为减小接地电阻, 有针对性地选用物理低阻接地模块以有效降低雷击跳闸率。
4 输电线路防雷装置的运行维护
一般情况下线路架设的避雷线和耦合地线的保护角是不会变化的, 因此杆塔的接地电阻是保证线路耐雷水平的关键。按规程要求:每五年对全线杆塔接地电阻遥测一次, 每两年对变电站进出口1~2 km的接地电阻遥测一次, 发现不合格的及时更换处理。同时处理好接地装置的接地体和接地线的锈蚀问题, 保证耐雷水平。在线路防雷设施的巡视维护中, 着重检查绝缘子, 避雷器, 接地装置连接线, 接地端焊接头, 保护间隙等。
在做好防雷装置运行维护工作的同时, 还应对线路的雷害跳闸事故作调查分析, 把每一次雷害事故原因调查清楚, 形成报告, 并进行综合分析, 明确问题所在, 以便制定出更有针对性、有效性的防雷措施, 确保电网安全运行。
参考文献
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