电力输电线路防雷问题分析

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  摘要:高压输电线路是电力网络的重要组成部分。然而,其所经之处的环境相当恶劣,线路长期暴露于空气中,极易受到外界的破坏。目前雷击仍然是危及输电线路可靠运行的首要因素。每年都有雷击跳闸事故的发生,为此本文对其雷击杆塔的原因和危害以及线路设计中的不足做了分析,最后建议采取有效措施,尽量优化防雷设计。
  关键字:电力输电线路;防雷;安全事故
  引言:电力输电线路在我们生活中随处可见,但其所经之处的环境恶劣,线路长期暴露于自然界中,但线路的雷电跳闸时有发生。为此,我国电力输电网络也正在逐步改善,制定相应的防雷击措施,为人们的安全和可靠供电提供坚实的保障。
  1.雷击的分类及其危害
  电力输送过程中的雷击形式有感应雷和直击雷。通过研究发现,对于在一百kV以上的输电线上发生的雷击,其原因不好分析,一般都是对现场的事故进行勘察,再根据相关的经验来分析,所以,想要在此方面提前做好预防措施是困难的。一般在偏远的郊区,由于其电场受到地形的影响,发生雷击的概率更大。直击雷对电力传输设备的破坏性极大,对人身安全的隐患最大。
  配电线路主要面向的就是用户供电,由于绝缘的水平相对来说是比较低的,雷击危害的主要有:跳闸、断线,其中电线的现象相对来说是比较频繁的,特别是架空绝缘线路,就会导致用户停电,并且停电的时间也是比较长的。雷击对配电线路的影响主要分为两种,一是雷对线路进行直击而引起的直击雷过电压,二是雷在线路附近进行雷击,并由电磁感应引起的感应雷电过压力,在配电线路中,直击雷占有百分之二十,而直击雷的电流在百分之五十以上会超过20kA,约百分之八十是感应雷。
  2.电力输电线路防雷设计的必要性
  电力输电线路是电力系统的主要构成部分,在传输过程中,任何原因引起的传输问题都有可能对整个电力系统造成一定程度的影响,继而影响人们正常的生活,还会给经济带来严重的损失。输电线路从变电站出发,传送到各个用户,起着中间桥梁的作用。随着技术的快速发展,人们对用电的需求逐年增大,电力系统的规模在不断扩大,这样也使得发生雷击事故的频率增大。电力输电中的雷击破坏,不仅会影响输电线路的正常运转,干扰人们正常的生活,造成一定的经济损失,更严重的是对人身安全造成危害。因此,电力传输线路在防雷设计上刻不容缓。
  3.电力输电线路防雷击设计中存在的不足
  3.1杆塔设计中的不足
  在传统的杆塔设计中,水泥杆内部有钢筋从塔尖接到地,一旦遇到雷雨天,很有可能遭到雷击,但雷电流经钢芯时,很有可能造成水泥杆的毁坏。特别是体表有裂痕且时间久远的水泥杆,如果有雷电流经过拉线,拉线温度升高,很容易造成倒杆现象,这对电力系统的影响是很巨大的。
  3.2架空地线设计的不足
  对架空地线的保护角是有一定要求的,太大或太小都不好。正常能够满足规定的220kV的输电线的保护角要求不大于15度。但在实际应用中,很多旧塔一般的保护角在20至25度,或者大于25度,这便不能够达到有效的防雷效果。
  3.3接地装置中存在的不足
  现今接地装置中存在严重的电网腐蚀现象,据统计,受到腐蚀的电网占总共检查电网的一半以上,而且接地引下线的腐蚀深度多达四十厘米。还有的地区的混凝土材料中掺有导电的介质,这也加大了腐蚀程度。
  3.4雷电多发区的绝缘子质量不足
  在雷电频发的地区,不适宜采用合成绝缘子。但是在一某些地区,未达到泄露距离的绝缘子仍然应用在电力传输装置中,造成在雷雨天,雷击闪落现象严重。
  4.电力输送线路中防雷的设计方法
  在防雷的设计中,要因地制宜,针对不同的地形及环境,采用不同的防雷措施。同时还要考虑到很多其他的因素,例如了解当地电力系统的绝缘情况及电线的连接方式,注意对当地资料的采集,综合分析,采取可行的方法,合理的设计。还要定期做改善方案,对于其中的不足,分析原因,重新改进;对于成功的案例,要多多学习,同时加以更多的创新内容,不断完善,不断发展。研究人员要定期开会讨论,交流思想,改进不足,提高总体工作效率。
  5.防雷措施
  5.1 减小杆塔接地电阻
  为了加强输电线路的防雷效果,在杆塔会有相应的接地装置,该装置与地线紧密连接,使得雷电流通过接地電阻导入大地。为了使防雷效果更明显,通常会采取减小接地电阻的办法,这种做法也是很经济的一种防雷方法。针对500kV的传输线路,接地电阻每减小五欧姆,抗雷击的能力可提高百分之十五到百分之二十。减小地电阻的方法很多,例如可以将线路分段成片,或者把杆塔延长到其他电阻率较低的土壤地区。
  5.2 架设双地线
  为了避免雷直击导线,并且降低通过杆塔导入到大地的电流,可以采用架设地线的方法。通过架设双地线,可以减小塔顶的电势,还可以降低电路传输线路绝缘加载的电压。经过实验证明,电力传输线路的电压比较大时,架设地线的防雷效果越好,除此之外,地线较为经济,可以节约大量的资源。在相关的规定中,明确指出500kV的输电线的保护角应该小于15度。杆塔上地线之间的距离也有相关的要求,一般小于地线与导线间垂直高度的五倍。在500kV大跨越档,导线与地线之间的距离是十七至十八米之间。
  5.3 设架耦合地线
  为增加电力传输线路的防雷性,可以在导线下加耦合地线。在有较大地电流流经时,耦合地线可以分流,使杆塔绝缘上承载的的电压减少,这样就在一定程度上增强了输电线路的防雷效果。通过试验验证,在土壤电阻率较大的区域,
  采用耦合地线防雷效果最好。
  5.4增大线路绝缘并采用不平衡绝缘方式
  有的高杆塔之间的距离特别大,例如在江水的两岸,这样的区域发生雷击事件很多,塔的高度越高,此处的电势越大,线路遭到雷击的跳闸率越大。为减小这种概率,可以在杆塔处加上绝缘子。在塔的高度大于四十米,小于一百米时,每增加十米,放入一片绝缘子。为了增强防雷效果,减小跳闸率,很多地方的电力输电线路中会用不平衡绝缘方式,即把其中一个回路的绝缘性能增强。
  5.5杆塔上安装线路避雷针
  通过多次的试验表明,在杆塔上安装避雷针可以在一定程度上起到防雷击的效果。它的作用原理是把雷电流导入大地。但是在实际的应用中也会有一些问题的存在,因为避雷针的体积小,所以它保护周围不受电击的范围较小。而且避雷针的存在会使雷击发生的几率增大,因为当避雷针把电流引导大地的过程中,巨大的电流会使周围的磁场产生变化,由磁生电原理,又会产生相应的干扰电场,对周围的弱电设备造成损坏。
  5.6输电线路上加载避雷线
  避雷线可以在一定程度上起到防止雷击导线的作用,首先,避雷线可以分担一部分塔顶的雷电流,使塔顶的电势降低。其次,避雷线对导线的屏蔽功能,能够使导线感应的电压减小。电力输电线路的电压较高时,更适于用避雷线。除此之外,避雷线的价格较低,可以节约很多的投入资金。所以,在超过110kV的电力输电线上,应用避雷线是很好地选择。
  结束语:在电力传输过程中,防雷击是一个很重要的问题,由于涉及到很多方面,一旦出现问题,将对人们的生活产生严重的影响。对于防雷击的的方法还在不断完善,如何更好的提高线路供电可靠性将是一个永恒的话题。
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