[摘要】由于环境的条件不断恶化,雷击引起的输电线路跳闸的事故日益增多,不仅影响设备的正常运行,而且极大地影响了日常的生产、生活。因此架空输电线路防雷是电力系统防雷工作的重要方面,架空线的防雷从工程设计阶段就要认真加以考虑,应根据本地的实际情况,采取切实可行的防雷方案,只有这样,输电线路和设备才能避免遭受雷击。本文介绍一些常见的架空线路防雷保护技术措施,以供参考。
一、引言
近几年来,由于环境的条件不断裂化,雷击引起的输电线路跳闸的事故日益增多,不仅影响设备的正常运行,而且极大地影响了日常的生产、生活。对于一个电力系统来说,发电机、变压器、开关等各类设备和用电设备都装在室内,虽然有些在室外,但变电站室外设备有避雷针的保护,因此雷击的可能性很小;而高压输电线路由于线长且广,又遍布各地,故最容易遭受雷击。
雷电的形成与地形、地貌、大气气流和地球纬度有关,雷电大多数是线状雷,有时也会出现带形雷、链形雷和球形雷,雷电流75%~90%为负极性,其余为正极性。电网中的跳闸事故以输电线路的故障占大多数,输电线路的故障又以雷击跳闸占的比重最大、尤其是山区的输电线路中,线路故障基本上是由于雷击跳闸引起的,据统计,架空输电线路的供电故障60%左右是雷电引起的。因此做好输电线路的防雷保护,对降低电网事故率有重大作用。
二、雷击的情况分类及雷害事故形成过程
经研究,雷电对于我们输电线路的雷击大致可分为三种情况:
1.雷击输电线路附近的地面或物体;
2.绕击雷击中输电线路中的导线本身;
3.雷击输电线路中除了导线以外的物体(地线、杆顶等)。
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。
三、架空线路的防雷保护措施
针对雷害事故形成的4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:防直击,就是使输电线路不受雷直击,措施是沿线路装设避雷线;防闪络,就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络,措施是加强线路绝缘、降低杆塔的接地电阻;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,措施是系统采用消弧线圈接地方式、在线路上安装避雷器等;防停电,就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应,措施是装设自动重合闸等。
通过以上简要概述,架空输电线路防雷的具体措施如下:
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,1lOkV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。
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2.降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻可以减小雷击杆塔时的电位升高,这是配合架设避雷线所采取的一项有效措施。标准要求,有避雷线的线路,每基杆塔的工频接地电阻在雷季干燥时不宜超过固定数值。
3.采用中性点非有效接地方式
在7个1 lOkV变电站的35kV系统采用中性点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。
4.加强线路绝缘
由于输电线路个别地段采用大跨越高杆塔(如:跨河、跨路杆塔),这就增加了杆塔落畦的机会。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。为提高线路绝缘,降低线路跳闸率,我们近年来已经陆续把l lOkV和35kV合成绝缘子。35kV和6kV配电线路多采用冲击闪络电压较高的瓷横担来降低雷击跳闸率。
5.装设自动重合闸装置
由于线路绝缘具有自恢复性能,大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。因此,安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果。据统计,我国1lOkV及以上的高压线路重合闸成功率达75%~95%,35kV及以下的线路成功率约为50%~80%。因此,油田变电站在各个电压等级的架空线路上都安装了自动重合闸装置。
6.安装线路避雷器
即使在全线架设避雷线,也不能完全排除在架空线上出现过电压的可能性,安装线路避雷器后,当雷击过电压超过避雷器的保护水平时避雷器便动作,给雷电流提供一个低阻抗的通路,使其泄放到大地,从而限制了电压的升高,保障了线路、设备安全。目前,我国在35kV和6kV配电线路所有的配电变压器一次侧均安装了避雷器。部分35kV联络线出口处安装了放电间隙。
四、结语
随着国民经济的发展与电力需求的不断增长,电力生产的安全问题越来越突出。对于架空线路来讲,雷击跳闸一直是影响其供电可靠性的重要因素。因此,在确定线路的防雷方式时,应全面考虑线路的重要程度,雷电活动的强弱,地形地貌的特点等条件,因地制宜,采取合理的防雷保护措施,确保架空线路的防雷安全。
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