论文部分内容阅读
[摘 要]如今，输电线路故障绝大数是由于雷电导致的线路跳闸引起的，据了解，高压的雷电，不仅能产生巨大的电磁效应、热效应，同时也对工作人员、设备的安全构成威胁。因此，防雷工作是为了保证输电线路的安全，尤其是雷雨活跃的地区，通过对输电线路故障的统计和事故原因分析，能够认识雷电对输电线路的破坏，进而制定有效的防雷对策。本文通过实际调查统计的数据展开，综合叙述输电线路防雷的有效对策，以供相关学者参考。
[关键词]输电线路 防雷 对策研究 线路跳闸故障
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0322-01
1.前言
雷电对于输电线路的危害主要体现为两个方面：首先雷电会产生超高的电压，进而引起线路跳闸，强行切断运行线路，从而导致重大损失；其次是输电线路经过雷电而累积强大的电流，致使线路发热烧损。另外一方面，电力系统遭遇雷击，其自身难以修复，特别在雷雨活跃时期，造成的经济损失难以估量。为此，对输电线路跳闸及其事故情况进行详细分析，进而制定有效的防雷对策是有深刻意义的。
2.输电线路跳闸与事故原因分析
根据多年的运行经验，我单位500千伏输电线路跳闸原因主要为雷电绕击导线，通过故障查找，分析事故原因为：雷电绕击率与避雷线对邊导线的保护角、杆塔高度以及输电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。丘陵及浅山区地形复杂，山顶、沿坡、爬坡、跨沟等，输电线路处在这些典型的区域，雷电绕击率远大于平原地区，而我单位运维的500千伏输电线路路径复杂，地理环境符合以上特征，这就大大增加了雷电绕击可能性。
3.绕击雷多发分析
影响绕击雷的主要参数有：U50%、保护角、山体坡度、杆塔高度、导地线平均高度。其中，绝缘子串U50%是指放电概率为50%的冲击电压是动态可变的，当杆塔高度、电感系数、分流系数、杆塔接地电阻值等因素一定时，绝缘子串U50%越大，杆塔耐雷水平越高。由此可见，增加绝缘子片数，有利于提高绝缘子串U50%，增加杆塔耐雷水平。
山区中线路是沿斜坡架设，由于倾斜的影响，使得下山坡的导线暴露面积增大，失去“有效屏蔽”的效果，所以对于绕击雷多发生于下山坡边相上，原因是下山坡边相的地线保护角要按地形斜坡因素增大，由此，减小架空地线保护角是决定减少线路绕击跳闸率的重要因素。
4.防雷对策研究
500千伏输电线路，雷害几乎都是绕击故障，并且多数是发生于斜山坡的下山坡相，为此针对如何改造和防护、屏蔽下山坡相的导线是防止绕击雷的重心。就目前而言，最有效的防雷对策主要有以下几个方面。
4.1增加绝缘子片数
上述研究提到：当杆塔高度（导、地线高度）一定，电感系数、分流系数一定，杆塔接地电阻值一定时，绝缘子串U50%越大，杆塔耐雷水平越高。如110kV线路，杆塔高度24m，呼高18m，弧垂5.4m，接地电阻6欧姆，采用结构高度（1240±15）mm复合绝缘子，其杆塔耐雷水平约57.85kA。采用8片/串绝缘子（结构高度1168mm），经计算，杆塔耐雷水平约83.6kA （7片/串约73 kA，即增加1片绝缘子约提高10kV）。总而言之，增加绝缘子片数，有利于加强线路的绝缘效果，加大跨越档导线与地线之间的距离，从而降低雷击跳闸率。
4.2减小架空地线保护角
从以上分析中我们可以看出，山区杆塔的屏蔽效果随杆塔高度和保护角增大而降低，有关研究表明杆塔高度每增加3m，保护角约相应减小5°～7°才能得到相近的屏蔽效果。由此可见，减小保护角，能够有效降低饶击概率。对于36m及以上500千伏线路杆塔只有采用0°或负保护角才能够得到可靠屏蔽，因此减少架空地线保护角是很有必要的。
4.3在横担上加装侧向针避雷针
防绕击预放电避雷针吸收大地负电荷，可重复不间断的送达针尖，以触发针尖空气电离提前放电，击穿空气介质，形成向上先导，在空中与雷云梭产生的下行先导闪接，达到防绕击的目的。杆塔负角保护针可以使杆塔边相导线周围的雷电闪击距离小于导线对地距离，负角保护针的屏蔽失效区均在导线下放，因此，雷电先导只可能对负角保护针或地面放电，避免了雷电绕击区的形成。另外，在杆塔上适当位置安装侧针，以防护进入杆塔侧面底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
4.4加装带空气间隙的氧化锌避雷器；
氧化锌避雷器的主要原理是，雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。在发生雷击闪络时，氧化锌避雷器能够保护绝缘，减小损失。由于ZnO阀片具有优异的非线性特性，在较高电压下电阻非常小，可以泄放大量雷电流，残压很低，在电网运行电压下电阻很大，泄漏电流只有50—150μA，电流很小，这也是可以做成空气间隙氧化锌避雷器的原因。
4.5下山坡侧另立杆塔架设旁路地线
对于在下山坡侧另立杆塔架设旁路地线这一措施，主要侧重于架设耦合地线，能有效地降低线路反击跳闸率。然而在实际施工中，采用架设旁路地线的方法，主要是为增加避雷线和导线之间耦合程度，从而降低绝缘子串上的过电压，虽然其与杆塔之间接触良好，但是在带点更换时，某一侧或者一段在特定时间内会与架构脱离，与地电位隔离开来以便产生感应电流。由此可见，对于在下山坡侧另立杆塔架设旁路地线也对输电线路防雷有一定的帮助。
5.结束语
雷电虽然只是自然现象，但是其危害不容忽视，由雷电致使的输电线路故障现象比较突出，而对于雷雨活跃地域，防雷工作更是重中之重。当前，输电线路的防雷措施不能仅仅限制与线路本身，而对于雷电带来的现状要做好分析，不管是从事故原因还是解决方式上，都要有理有据，另外采用何种防雷措施，应该结合实际状况考虑。由于雷击带来的后果严重，恢复工作常态需要一定的时间，因此，做好输电线路的防雷工作是必不可少的。
参考文献
[1] 孙褆、孙鹏.高压输电线路防雷现状及其综合防雷措施[J].中国电2006（2）：35-38
[2] 杜澍春.高压输电线路防雷保护的若干问题.电力设备，2001（1）：40-44
[关键词]输电线路 防雷 对策研究 线路跳闸故障
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0322-01
1.前言
雷电对于输电线路的危害主要体现为两个方面：首先雷电会产生超高的电压，进而引起线路跳闸，强行切断运行线路，从而导致重大损失；其次是输电线路经过雷电而累积强大的电流，致使线路发热烧损。另外一方面，电力系统遭遇雷击，其自身难以修复，特别在雷雨活跃时期，造成的经济损失难以估量。为此，对输电线路跳闸及其事故情况进行详细分析，进而制定有效的防雷对策是有深刻意义的。
2.输电线路跳闸与事故原因分析
根据多年的运行经验，我单位500千伏输电线路跳闸原因主要为雷电绕击导线，通过故障查找，分析事故原因为：雷电绕击率与避雷线对邊导线的保护角、杆塔高度以及输电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。丘陵及浅山区地形复杂，山顶、沿坡、爬坡、跨沟等，输电线路处在这些典型的区域，雷电绕击率远大于平原地区，而我单位运维的500千伏输电线路路径复杂，地理环境符合以上特征，这就大大增加了雷电绕击可能性。
3.绕击雷多发分析
影响绕击雷的主要参数有：U50%、保护角、山体坡度、杆塔高度、导地线平均高度。其中，绝缘子串U50%是指放电概率为50%的冲击电压是动态可变的，当杆塔高度、电感系数、分流系数、杆塔接地电阻值等因素一定时，绝缘子串U50%越大，杆塔耐雷水平越高。由此可见，增加绝缘子片数，有利于提高绝缘子串U50%，增加杆塔耐雷水平。
山区中线路是沿斜坡架设，由于倾斜的影响，使得下山坡的导线暴露面积增大，失去“有效屏蔽”的效果，所以对于绕击雷多发生于下山坡边相上，原因是下山坡边相的地线保护角要按地形斜坡因素增大，由此，减小架空地线保护角是决定减少线路绕击跳闸率的重要因素。
4.防雷对策研究
500千伏输电线路，雷害几乎都是绕击故障，并且多数是发生于斜山坡的下山坡相，为此针对如何改造和防护、屏蔽下山坡相的导线是防止绕击雷的重心。就目前而言，最有效的防雷对策主要有以下几个方面。
4.1增加绝缘子片数
上述研究提到：当杆塔高度（导、地线高度）一定，电感系数、分流系数一定，杆塔接地电阻值一定时，绝缘子串U50%越大，杆塔耐雷水平越高。如110kV线路，杆塔高度24m，呼高18m，弧垂5.4m，接地电阻6欧姆，采用结构高度（1240±15）mm复合绝缘子，其杆塔耐雷水平约57.85kA。采用8片/串绝缘子（结构高度1168mm），经计算，杆塔耐雷水平约83.6kA （7片/串约73 kA，即增加1片绝缘子约提高10kV）。总而言之，增加绝缘子片数，有利于加强线路的绝缘效果，加大跨越档导线与地线之间的距离，从而降低雷击跳闸率。
4.2减小架空地线保护角
从以上分析中我们可以看出，山区杆塔的屏蔽效果随杆塔高度和保护角增大而降低，有关研究表明杆塔高度每增加3m，保护角约相应减小5°～7°才能得到相近的屏蔽效果。由此可见，减小保护角，能够有效降低饶击概率。对于36m及以上500千伏线路杆塔只有采用0°或负保护角才能够得到可靠屏蔽，因此减少架空地线保护角是很有必要的。
4.3在横担上加装侧向针避雷针
防绕击预放电避雷针吸收大地负电荷，可重复不间断的送达针尖，以触发针尖空气电离提前放电，击穿空气介质，形成向上先导，在空中与雷云梭产生的下行先导闪接，达到防绕击的目的。杆塔负角保护针可以使杆塔边相导线周围的雷电闪击距离小于导线对地距离，负角保护针的屏蔽失效区均在导线下放，因此，雷电先导只可能对负角保护针或地面放电，避免了雷电绕击区的形成。另外，在杆塔上适当位置安装侧针，以防护进入杆塔侧面底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
4.4加装带空气间隙的氧化锌避雷器；
氧化锌避雷器的主要原理是，雷击杆塔时，一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔，另一部分雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。在发生雷击闪络时，氧化锌避雷器能够保护绝缘，减小损失。由于ZnO阀片具有优异的非线性特性，在较高电压下电阻非常小，可以泄放大量雷电流，残压很低，在电网运行电压下电阻很大，泄漏电流只有50—150μA，电流很小，这也是可以做成空气间隙氧化锌避雷器的原因。
4.5下山坡侧另立杆塔架设旁路地线
对于在下山坡侧另立杆塔架设旁路地线这一措施，主要侧重于架设耦合地线，能有效地降低线路反击跳闸率。然而在实际施工中，采用架设旁路地线的方法，主要是为增加避雷线和导线之间耦合程度，从而降低绝缘子串上的过电压，虽然其与杆塔之间接触良好，但是在带点更换时，某一侧或者一段在特定时间内会与架构脱离，与地电位隔离开来以便产生感应电流。由此可见，对于在下山坡侧另立杆塔架设旁路地线也对输电线路防雷有一定的帮助。
5.结束语
雷电虽然只是自然现象，但是其危害不容忽视，由雷电致使的输电线路故障现象比较突出，而对于雷雨活跃地域，防雷工作更是重中之重。当前，输电线路的防雷措施不能仅仅限制与线路本身，而对于雷电带来的现状要做好分析，不管是从事故原因还是解决方式上，都要有理有据，另外采用何种防雷措施，应该结合实际状况考虑。由于雷击带来的后果严重，恢复工作常态需要一定的时间，因此，做好输电线路的防雷工作是必不可少的。
参考文献
[1] 孙褆、孙鹏.高压输电线路防雷现状及其综合防雷措施[J].中国电2006（2）：35-38
[2] 杜澍春.高压输电线路防雷保护的若干问题.电力设备，2001（1）：40-44