35kV输电线路雷击跳闸分析及预防措施

发表时间:2018/5/8   来源:《电力设备》2017年第34期   作者:左亚飞
[导读] 摘要:近几年来,因雷电而引发的输电线路掉落以及跳闸问题频频出现,不仅大大影响了用电设备运行的安全性,同时也在很大程度上对人们的日常工作生活造成了不良影响。
        (国网河北省电力公司肃宁县供电分公司)
        摘要:近几年来,因雷电而引发的输电线路掉落以及跳闸问题频频出现,不仅大大影响了用电设备运行的安全性,同时也在很大程度上对人们的日常工作生活造成了不良影响。根据相关资料显示,全国各地每年都会发生多起因雷击造成的线路掉落和跳闸问题。前几年,这一现象主要集中于山区,近些年则表现出了向平原地区转移的发展趋势。可以说,雷击已成为影响输变电线路运行安全性和稳定性的主要因素。
        关键词:35kV;输电线路;雷击跳闸;预防措施
        1 35kV输电线路运行的现状及雷击跳闸的类型
        1.1 35kV输电线路运行的现状
        35kV输电线路是电力系统中非常重要的组成部分,从目前情况来看,35kV输电线路运行过程中还存在如下几方面较为薄弱的环节:
        很大一部分35kV输电线路运行的时间过长,线路存在严重老化的问题,有些输电线路运行时间达到10年以上,甚至有的运行了30年以上,非常不利于线路运行的安全性和稳定性;某些输电线路没有进行避雷线的架设,缺少避雷线的屏蔽作用,这就造成了杆塔和线路全都暴露在雷电的打击范围内;一般情况下35kV输电线路都只装设3~4片的绝缘子,这就造成线路的抗雷击能力比较低,不管是哪种雷击方式(主要有反击雷、感应雷以及绕击雷等等)都非常容易造成跳闸问题;对于输电线路来说,绝大部分都是布设在相对偏远的地区,例如山顶、半山坡以及丘陵地区相对比较突出的点,这些位置都非常容易遭到雷电的打击,从而引发跳闸事故。
        1.2雷击跳闸的类型
        1.2.1反击类跳闸
        其主要特点为:故障点的接地电阻不符合标准要求,故障点主要是一基多相或者多基多相,在发生跳闸故障时在故障点会出现比较大的雷电流,一般情况下故障相是水平排列的中相或者垂直排列的中、下相。
        1.2.2绕击类跳闸
        其主要特点为:输电线路架设有架空避雷线,故障点的接地电阻符合标准要求,故障点属于单基单相或者相邻两基同相,在发生跳闸故障时在故障点会出现比较小的雷电流,故障点发生的位置大都是在山顶边坡等容易绕击的区域,故障相大都是水平排列的边相或者垂直排列的上相。
        1.2.3感应雷跳闸
        其主要特点为:输电线路架并没有架空避雷线,故障点的接地电阻符合标准要求,故障点主要是一基多相或者多基多相,在发生跳闸故障时在故障点会出现比较大的雷电流,一般情况下故障相是水平排列的中相或者垂直排列的中、下相。
        2雷击跳闸的具体分析
        2.1输变电线路的雷电过电压
        在进行实际的设计过程中,应充分考虑到直接雷击、反击雷电以及感应雷电过电压对于电气设备的不良影响,以此来架空输变电线路之上的雷电过电压。
        2.1.1输变电线路的感应雷电过电压
        在距离架空线路大于65m处,在带电云层对地面进行放电时,输变电线路上所产生的感应过电压的计算公式如下所示:
        U≈25×Ihd/S(1)
        式中:U代表的是感应过电压的最大值,hd代表的是线路的平均高度;I代表的是雷击的流幅值;S代表的是雷击位置与线路的实际距离。
        对于高度不超过40m且不带有避雷线的线路而言,输变电线路上所产生的感应过电压的计算公式如下所示:Ui≈Ihd/2.6(2)
        式中:输变电线路的感应过电压表现为随机的变量,其最大数值一般在300~400kV之间,对于35kV及以下的输变电线路的绝缘性能具有一定程度的威胁。
        2.1.2架空线路的直击雷过电压
        架空线路的直击雷过电压的计算公式如下所示:Us≈100I(3)
        式中:Us代表的是雷击位置过电压的最大数值;I代表的是雷击的流幅值。

因雷击而使得导线形成的过电压极引发线路出现绝缘闪络现象,而通过应用架空避雷线的方式,则可有效降低雷直击导线的几率。由于雷电击中架空线路的杆塔顶端以及周边的避雷线而产生的作用于输变电线路绝缘的反击式过电压,其主要受到杆塔形式及高度、雷电参数以及接地装置的电阻值等方面的影响。
        2.2有避雷线的线路雷击跳闸率的确定
        对于35kV的输变电线路而言,当雷电击中杆塔顶端时,若其雷电流超出绝缘子耐雷最大限度,绝缘子就会出现闪络现象,进而使得杆塔顶端出现放电情况,因为工频电流较小,无法生成稳定性电弧,从理论上讲不会造成线路的跳闸问题,同时也能保证电流的安全输送。只有在一相出现闪络现象之后,再使得第二相出现雷电反击情况,导致两相的输电线路出现绝缘子的闪络问题,同时发生相间短路,才会造成额度较高的短路电流,进而造成线路跳闸。
        在一过程中,当雷电流大于杆塔耐雷最大限制时,在出现第一相闪络现象后,紧接着就会引发第二相的闪络现象,进而使得线路出现相间短路,从而造成系统的跳闸。针对该种情况,最为行之有效的方法就是安装避雷器。总的来说,在发生雷击现象时,会引发输变电线路的感应过电压,反击过电压以及导线过电压。一般情况下,输电线路感应过电压的耐雷最大限度大约为20kA;输电线路的反击过电压的耐雷最大限度大约为21~28kA;导线的过电压的耐雷最大限度大约为2kA。
        3 35kV输电线路雷击跳闸的预防措施
        3.1架设避雷线提高线路耐雷水平
        因为感应雷过电压造成输电线被雷击的现象高达80%,因此我们必须在这方面来实行降低感应雷过电压现象的出现,在架设避雷线后可以利用避雷线的引雷、屏蔽以及分流作用,当避雷线或者杆塔及其附近遭受雷击产生过电压时,感应过电压可以得到有效的降低,塔顶电位也得到了降低,绝缘子串两端的过电压降低,线路的耐雷水平增强,雷击跳闸率降低。架设避雷线时可以选择全线架设,也可以在落雷比较频繁的地区架设。
        3.2合理使用中性点接地方式
        在使用这个方法进行避雷时,我们首先需要测量35kV高压输电线的电路,然后选取合理的中性点接地方式。对于国家电网来说,任何一项不合理的操作都有可能产生电磁振动现象,导致击穿中性点绝缘,使得输电线不能处于正常的工作状态。
        3.3合理使用线路避雷器
        避雷器的使用可以在很大程度上降低输电线各设备之间的电压差,从而能够很好的降低输电线被雷击的概率。因此我们在安装避雷器时应该安装在事故多地点,例如分支处杆塔。线路转换器周围等等,这样才能做到有效的避雷。
        3.4合理架设耦合地线
        一般来说,耦合地线是防止输电线被雷击的最有效措施,由于导线和地线之间非常容易产生耦合作用,而且输电线遭雷击也是因为输电线上有较高的电压电流,由于耦合地线有这一部分的分流作用,因此当输电线的电流过高时,耦合地线就做到很好的分流作用,从而保证我们的输电线不被累计,这样就可以很好的保证国家电网的正常工作,而且耦合地线的架设,还能在很大程度上增大输电线的耐雷水平,很好的降低了输电线的跳闸概率。
        3.5定期检查输电线
        当然做好35kV输电线的防雷本质工作就是定期检查我们的输电线,这样我们才能及时发现问题,例如绝缘层的掉落和绝缘串子的损坏都很有可能导致输电线被雷击,因此这就需要我们在检查中做出补救措施,一旦发现这里问题的出现,就立刻给出解决。
        4结束语
        总之,随着经济的快速发展,作为社会发展重要支柱的电力行业得到了非常快速的发展,输电线路的规模在不断扩大。但是输电线路一般情况下都布设在野外,特别是在较为空旷的郊区以及山顶、山坡等人烟稀少的地区,并且35kV输电线路大都不采用避雷线进行保护,这样就会将杆塔和输电线路完全的暴露在雷击的情况之下,所面对的重要问题之一就是雷击跳闸问题,需要对其进行认真的分析研究。本文主要分析了35kV输电线路的运行现状、受到雷击的类型以及相应的雷击跳闸情况,同时从技术和组织两方面提出了相应的预防措施。通过本文的介绍会给35kV输电线路防雷击跳闸带来一定的启发和参考,为电力行业的发展提供一定的帮助。
        参考文献:
        [1]李盛杰.泸州电业局35kV输电线路雷击跳闸分析[J].陕西电力,2016(06):15~17.
        [2]王建丰.35kV输电线路的雷击跳闸概率分析[J].电工技术,2016(06):18~19.
        [3]韦宝新.浅谈35kV架空输电线路与防雷措施[J].通讯世界,2017(06):18~19.
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