电力系统中的配电安全运行防雷技术及其措施

发表时间:2020/5/9   来源:《中国电业》2019年24期   作者:陈书育
[导读] 雷电是一种自然灾害,配电线路架设于野外且多位于一崇山峻岭之上
       【摘要】:雷电是一种自然灾害,配电线路架设于野外且多位于一崇山峻岭之上,极容易遭受雷击。配电线路在遭受雷击后将会受到巨大的过电压和雷击过电流冲击,轻则造成线路跳闸,绝缘子串闪络,重则会引起导线、架空避雷线断线,引发停运故障甚至造成大面积停电事故。
       【关键词】:电力系统;配电安全;防雷技术
引言
        随着中国经济的日益发展,中国的用电量也与日俱增,这对中国电网稳定性和安全性的要求将会更高。而雷电虽是自然现象,却会对电网设备安全稳定运行造成很大的隐患。
1、增设耦合地线
       毋庸置疑仅改善接地是很难有效预防频繁发生选择性雷击或者发生雷击频率较高的线路的雷击的。这些区域通常需要加设耦合地线且一般装于导线下方,这其中有部分线路为双避雷线,也可对应的在导线下面加装耦合地线(两条)。考虑到安装耦合地线往往需要反复设计、施工,所以通常不以耦合地线作为首要考虑的因素。这并不是说可忽视耦合地线。事实上基于实际的设计要求,而其它防雷措施又无法发挥作用时,则需要专门基于导线下方挂设耦合地线,从而提高线路的防雷水平。这些措施均能够显著的减少线路发生跳闸的机率。
值得一提的是实际安装耦合地线往往受制于各种因素,比如地形地貌、交叉跨越、杆塔结构、停电时间等。基于此应结合如下要素合理进行此项防雷措施。
认真校杆塔载荷。一般情况下将耦合地线架设于便于覆盖雷击的线路,考虑到所架设的长度非常长,所以杆塔的载荷也会发生相应的变化,杆塔时应保持谨慎的态度,尤其是在发生大风的情况,更应有针对性的提高杆塔的加防措施,做好局部挂设。
校核交叉跨越。正如下文所述通常在导线下方架设耦合地线,其与杆塔横担的距离通常为3.5至4.5米之间。所以应认真做好校核工作。具体需要校核的内容包括交叉跨越耦合地线,地距离、树木距离等等。判断这些参数是否达到规程要求。确保运行中不会存在任何威胁人身安全的情况,减少外力破坏的不力影响。
校核电气距离。应基于规程要求合理设置导线与耦合地线两者间的电气距离,视情况升高架设,比如下方存在被交叉跨越物时。
2、加装线路避雷器
       众所周知在线路防雷方面线路型避雷器得到了普遍性的应用。虽说此种防雷措施有效性高、简便,但是同样存在昂贵的价格。因而在决定线路是否采取此类防雷措施时,需要综合考虑投入产出比。具体而言加装线路避雷器需要重点考虑如下问题: 认真分析谈判易击点与易击线段,这是安装避雷器的前提条件。居高不下的成本决定着不可能普遍安装避雷器。基于此应统筹结合线路往年发生雷击的情况,划定具体杆塔及线路,并形成小范围覆盖安装。
应尽量选择外串联间隙型避雷器。之所以要选择此类避雷器是有原因的。线路杆塔所处的环境,比如高山大岭,其环境非常恶劣。所以应尽量选择方便维护的避雷器,以减少日后维护的不便之处。由于未直接连接导线所以在整个运行过程中外串联间隙避雷器并不需要承担工频电压,也就不会发生泄漏电流的情况。这就意味着线路不会因为避雷器突发故障而受到影响,只需投入后完全可不用管其它问题。通过分析并统计本体的计数器,在运行年限超出时,可结合实际需要更外受损的外观及长期不动作的计数器。
防反击与防绕击两者的具体安装位置及其数量存在差异性。所以在实际安装前应做好认真的分析。针对频频发生绕击的线路,即由于缺乏雷线保护角,可选择避雷器或者有针对性的提高线路的防反击能力。

具体可结合如下策略进行安装:一般在普通单回线路的两侧各安装一只避雷器;可在处于山坡的杆塔安装一只避雷器,其通常安装于远离山坡外侧的区域;同杆双回配电线路,其避雷器一般安装于保护角较大的两侧;而如果处于山波,则同样在外侧(距离山坡较远)的下边、中各安装一只;针对易发生反击的单回线路,应合理选择安装位置,最好安装于三相上;结合一回三相法安装同杆双回线路。
3、并联保护间隙技术
       众所周知绝缘子串闪络是雷击最为主要的破坏线路的方式。这里的绝缘子串闪络是由于工频电弧受绝缘子击穿而形成的。因而基于避免闪络对绝缘子串影响这一层面考量,非常有必要引入并联间隙技术从而减少雷击及其它不良的影响因素作为防雷技术,并联间隙技术具有疏导性,即可允许线路跳闸,但是此种跳闸并不会破坏设备,即非永久性故障。通过配合重合闸装置,即可实现送电。
关联间隙装置基于正常运行的线路,可均匀化工频电场。雷击架空线路后,由于相较于绝缘串放电电压保护间隙所形成的冲击放电电压较小,所以其会先放电,因而形成工频电弧。电弧受电动力、热浮力的影响将不断向绝缘子串两级端部移动,并最终在电极端部燃烧。基于保护装置的线路发生跳闸,同时熄灭电弧。由于电弧始终处于电极端部燃烧,这样一来电弧燃烧就不会对绝缘子产生影响,即绝缘子不会因此而发生闪络缺陷。
结合上文分析可知通过并联间隙、重合闸装置分别有助于降低绝缘子串闪络损坏以及发生雷击事故的机率。如全覆盖安装绝缘子,可不给予事故特巡查,从而有效的减少工作在线路运行时的强度。串并联间隙绝缘子后,即相当于可有效的减少其冲击闪络电压,从而降低绝缘水平,如此一来即能够有效提升雷击跳闸率及降低线路发生耐雷水平。
4、改变线路绝缘配置
       绝缘子的增加有助于显著的降低发生反击跳闸数,而未见显著的减少绕击跳闸率。另外我们知道绕击跳闸是本论研究对象配电线的主要方式,因而不适宜增加绝缘子配置。绝缘子串加片将会对已经处于运行状态的线路产生较大的影响,其影响主要体现在电气距离以及弧垂直及高速附件、金具等各个方面。总之这些因素的存在进一步加剧了其施工的难度。所以一般以辅助措施,即除安装避雷器、改善接地外的措施,通过加片高影响较小的耐张跳线串、直线悬垂串。
假设各多回线路、双回线路杆架的绝缘配置一致,且同时发生过跳闸的问题,则一般选择差异化绝缘方式,从而避免双回线路同跳。总结上文分析可知,明确所有线路的最小绝缘均符合要求,在向各回线路进行配置时采取不均衡配置的方法,这样一来杆塔在受到雷击后,杆塔电位升高,绝缘率较薄弱的区域将先被击穿网络,回路可因此而避免闪络,确保供电安全。
5、减小避雷线保护角
       配电线路在设计避雷线时,其保护角通常为15度。很多同杆双回线路的保护角度数已经达到零甚至负数。然而位于山坡的杆塔会增大有效保护角。改造杆塔防雷中这些杆塔往往处于易被雷电攻击的山坡地,可以此为重点减少保护角。具体包含如下两大措施:避雷线挂点外延架空,但是此法难度大,需对避雷线挂设模担进行改造;内移导线挂点,相较而言此法较为简单,只要加工导线横担挂点即可,但是受制于电气距离。总之只有改变杆塔结构才可实现合理的调整保护角,所以在设计线路初期就应充分考虑这方面的问题,避免由于考虑不及时导致正式投运后才调整。
结语
当前,我国的配电线路防雷工作处于摸索的阶段,本文通过对典型意义山区的线路防雷性能的研究,得出了一些结论,希望能对我国电网输电线路的防雷设计、管理及运行起到一定的指导作用。
参考文献
[1]吴建岭, 杨建雨. 配网防雷现状与治理措施探究[J]. 经济管理:全文版, 2016(10):00119.
[2]谭月胜. 配网防雷现状分析与治理措施探究[J]. 中国新技术新产品, 2016(23):175-176.
[3]吴建岭, 杨建雨. 配网防雷现状与治理措施探究[J]. 经济管理:全文版, 2016(10)119.
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