架空配电线路雷击分析与防治措施 张鹏飞

发表时间:2018/11/7   来源:《防护工程》2018年第19期   作者:张鹏飞
[导读] 架空输电线路在电网中的地位极为重要,一旦雷击损坏,将直接影响主网的安全可靠运行,造成严重的后果,因此要求有可靠的防雷措施。
国网太原市晋源区供电公司  山西太原  030025
        摘要:架空输电线路在电网中的地位极为重要,一旦雷击损坏,将直接影响主网的安全可靠运行,造成严重的后果,因此要求有可靠的防雷措施。本文首先对雷击性质问题以及防雷接地问题进行了概述,详细探讨了架空配电线路雷击分析与防治措施,旨在确保电网的安全运行。
        关键词:架空输电线路;防雷击;措施
       
       
        作为电力系统的关键部分,架空输电线路要能够经受在长时间户外的暴露的情况下抵抗住外界环境的侵蚀,尤其是对于外界不良因素的损害的抵抗,这些自然灾害中损害最为严重的就是雷击。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。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。
        1.雷击性质问题
        架空输电线路上出现的雷击过电压有两种形式:感应雷过电压和直击雷过电压。经实测,输电线路感应雷过电压最大可达到400kV左右,它对35kV及以下线路绝缘有较大的威胁,但对110kV及以上线路绝缘威胁很小,所以对于高压输电线路,主要是防止直击雷过电压。而直击雷又分为反击和绕击,都严重危及线路安全运行。但是在采取各种防雷措施时,对雷击性质未能有效地分析,很难准确地区分每次线路雷击故障的闪络类型是反击还是绕击,在防雷措施上针对性不强,存在一定的盲目性,造成防雷效果不佳。只有把雷击性质确定了,才能采取有效的防雷措施。
        2 防雷接地问题
        2.1接地电阻问题
        输电线路杆塔必须可靠接地,才能确保雷电流泄入大地,保护线路绝缘。实践证明,降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平,减少雷击跳闸率的有效措施。为确保接地电阻符合设计要求值,必须按照运行规程要求定期测量杆塔接地电阻,拆开所有接地引下线来测量接地网的工频接地电阻。而雷电流是从杆塔顶部泄入大地的,从防雷角度分析,防雷接地电阻应是整个泄流通道的电阻,包括杆塔与接地引下线之间的接触电阻、接地体自身的电阻、接地体与土壤之间的接触电阻及土壤电阻,而不仅仅是接地网的电阻。实际上杆塔接地系统存在较大的接触电阻,必须采取有效措施降低杆塔接触电阻,才能真正起到防雷作用。
        2.2冲击接地电阻问题
        防雷接地中主要考虑雷电冲击接地电阻,冲击接地电阻与工频接地电阻有以下两点主要区别:一是由于雷电流相当于高频,接地体的电感效应将使延伸接地体在雷电流的作用下呈现较大的阻抗;二是由于雷电流幅值很大,接地体的电位很高,其周围土壤中的电场强度将大大超过土壤的耐压强度(8.5 kV/cm 左右),在接地体周围会产生强烈的火花放电。雷击杆塔时,一部分雷电流通过避雷线流到相邻杆塔,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。
        3 防雷措施及分析
        3.1雷击暂态
        雷击杆塔时塔顶电位迅速提高,当塔顶电位与导线上的感应电位差的幅值超过绝缘子串50%的放电电压时,将发生由塔顶至导线的闪络。因此,线路的耐雷水平与3个重要因素有关,即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说,线路的50%放电电压是一定的,雷电流强度与地理位置和大气条件相关,不加装避雷器时,提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻,在山区,降低接地电阻是非常困难的,这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。


        3.2加装线路避雷器及分析
        加装避雷器以后,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线传入相邻杆塔,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。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,使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,这也是线路应用避雷器进行防雷的明显特点。
        3.3加装并联放电间隙及分析
        加装并联放电间隙主要运用于35kV线路。从近几年的雷击故障情况看,雷击主要为绝缘子闪络。为保护线路绝缘子,确保线路重合成功,采取了在35kV线路上加装并联放电间隙措施。
        3.4接地电阻改造及分析
        1杆塔接地电阻是影响塔顶电位的重要参数,对于一般高度的杆塔,当杆塔型号、尺寸与绝缘子型号和数量确定后,降低杆塔接地电阻对提高架空线路耐雷水平、减少反击概率非常有效。当杆塔型式、尺寸和绝缘子型式、数量确定后,影响线路反击耐雷水平的主要因素是杆塔接地电阻的阻值。对一般高度的杆塔,降低接地电阻是提高线路耐雷水平、防止反击的有效措施。暴露在空气中的接地极很容易氧化,建议采D12mm的圆钢接地,提高接地网使用年限,并在基础开挖的底层实施深埋,尽量减少接地体长度。
        4 线路防雷工作建议
        4.1对架设避雷线的效果进行计算、分析及评价
        避雷线是架空送电线路最基本的防雷措施之一,其主要功能为:接受雷电,防止雷直击导线;雷击塔顶时对雷电流分流,以减少流入杆塔的雷电流,降低塔顶电位;与导线间电磁耦合。运行经验表明,避雷线防止雷电直击导线的效果在平原地区是很好的。可是在山区,由于地形、地貌的影响,经常出现绕击、侧击、反击等避雷线屏蔽失效的现象。
        4.2加强绝缘
        加强绝缘也是提高杆塔耐雷水平的措施之一,具体措施是在杆塔尺寸允许条件下,每串绝缘子增加1~2片绝缘子。加强绝缘可以提高线路耐雷水平,在杆塔接地电阻比较大时效果不如改进接地电阻显著;在杆塔接地电阻为正常值5~30Ω时,加强绝缘雷电反击跳闸率可降低为原来的53.6%~70.7%;接地电阻越低,加强绝缘降低跳闸率效果越好。
        4.3提高线路本体绝缘,更换新型绝缘子
        受国内陶瓷绝缘子制造水平的限制,挂网运行的绝缘子每年都有约0.3%的零值产生,应坚持定期检测,发现零值瓷瓶及时更换,否则,就可能发生雷雨季节零值、低值绝缘子遭雷击断串的事故。
        5 结束语
        综上所述,探讨架空配电线路雷击分析与防治措施对供电安全具有重要的作用。因此要进一步加强架空配电线路雷击的防治措施,这样才能确保电网的安全运行。
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