探究输电线路的防雷设计与运维技术 周世帅

发表时间:2020/5/22   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:周世帅
[导读] 摘要:输电线路运行范围广、输送距离远、运行环境复杂,架空线路在运行过程中受到风、雪、雷电等自然因素和人为因素的影响,容易出现短路故障、杆塔故障、绝缘体破裂等问题,影响到输电线路运行的安全性和稳定性。
        (国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司  内蒙古呼伦贝尔市  022250)
        摘要:输电线路运行范围广、输送距离远、运行环境复杂,架空线路在运行过程中受到风、雪、雷电等自然因素和人为因素的影响,容易出现短路故障、杆塔故障、绝缘体破裂等问题,影响到输电线路运行的安全性和稳定性。由于用电量的逐年增加,电网系统内部线路复杂程度不断提升,在一定程度上增加了输电线路的运维难度。为了进一步提升高压输电线路运维水平,要求相关人员采取科学的防雷措施,并调整原有的运维方案,保证我国电网系统能够更加安全的运行。
        关键词:输电线路;防雷设计;运维技术
        引言
        由于我国地域辽阔,不同区域的自然环境、地形地貌、水文条件具有一定的差异性,输电线路作为输电线路的一种形式,在山区、丘陵、高山等区域广泛应用。由于输电线路运行环境比较复杂、运行阶段多,容易受到雷击、风雪等因素的影响,从而导致高压线路出现故障,导致线路起火,大面积区域停电,给电力用户的正常生活生产带来影响。
        1雷击故障的主要类型
        雷击将在系统中产生雷电过电压和雷电过电流。雷电过电压将危及设备绝缘甚至造成停电;雷电过电流将损坏被级物体。雷击故障的主要类型分为以下三种。1)直击雷过电压,被击中物体将产生高于正常电压的过电压。输电线路大多工作于户外,考虑实际情况的需要,如果输电线路架设较低,由于树木、道路、鸟兽和一系列人为因素,会造成线路损坏、短路等故障。所以一般高压输电线路架设的很高。但是线路高度的越高,受地理环境的影响,独立架设在空旷的山区中,遭受雷击的几率也大幅提升。当雷电击中杆塔导致绝缘子对地电位超过对导线端电位,从而形成反击。2)感应雷过电压,输电线路附件会有其他物体,当雷电击中这些物体时,由于电磁感应现象,在设备或输电线路上会形成过电压,从而击穿绝缘子,造成短路故障引起跳闸。3)高压雷电入侵波。雷电击中输电线路,雷电中的能量在输电线路中以波的形式传播,最终进入发电厂变电站,对电力系统中的设备形成过电压,危及绝缘。
        2输电线路的防雷设计与运维技术
        2.1采用合适的防雷接地装置
        输电线路的防雷设计与运维技术之一是采用合适的防雷接地装置。各种防雷设备要配备合适的接地装置才能达到降低过电压的目的,所以接地装置在防防雷中尤为关键。防雷接地是一种常见的接地装置,使接地电阻减小则可以增加输电线路的耐雷水平。如果接地电阻阻值过大,线路遭受雷电袭击时,杆塔顶端的电位将会随接地电阻值的增大而升高。过高的电位将使绝缘子发生击穿现象,导致线路出现故障;反之降低线路接地电阻则将降低杆塔顶端电位,对输电线路绝缘有一定的好处。输电线路大多处于室外有着错综复杂的地理环境,受环境的影响使得接地电阻大不相同。所以不同的环境与不同的接地体相对应,通过导线将接地体与避雷线相连接,埋藏在大地中的接地体大多采用扁形或圆形钢;由于有些环境中岩石的土壤电阻率较高,为了减小接地电阻有时需要加大接地体的尺寸。在高电压等级输电线路当中可采用增大接地网面积,接地网的电容与其面积成正比,电容值越大对应的电阻值将会越小;增加垂直接地体同样是利用电容增加的原理降低基地电阻。
        2.2建立高压架空线在线视频监控系统
        输电线路的防雷设计与运维技术之二是建立高压架空线在线视频监控系统。输电线路由于运行环境复杂,在运行过程中,可能受到鸟害、空气污染、雷击、风雪等自然灾害的影响,导致线路发生电力故障。因此,需要对输电线路进行巡视,及时发现线路存在的问题,并进行检修。

高压架空线在线视频监控系统是利用现代化图像数据采集技术、压缩编码解码技术、3G通讯技术、超低功耗技术、视频监控技术等现代信息技术,对输电线路实行24h实时监测,可以解决输电线路运行过程中出现的导线挂异物、导线覆冰、鸟害、雷击等问题。高清摄像头可以24h监控输电线路的运行情况,并将采集的线路运行图像信息发送到监控中心,监控中心可以观看各个采集点的数据信息,及时发现线路存在的安全隐患,并采取有效的措施,防止电力事故的发生。并通过人工方式,在现场异常情况下连续抓拍或者摄像,达到24h全天候监测的目的,减少电力巡视工作人员的工作强度,提高高压线路运行的安全性和可靠性,为线路管理和运营单位提供直观、可靠的线路信息,为线路运行管理提供决策参考。
        2.3加装保护间隙
        输电线路的防雷设计与运维技术之三是加装保护间隙。保护间隙安装在绝缘子串两端,当雷击发生时能够通过短接部分绝缘子,使绝缘子本体得到保护,其目的非降低雷击跳闸率。
        2.4应用不平衡绝缘防雷方式
        输电线路的防雷设计与运维技术之四是应用不平衡绝缘防雷方式。我国电力企业在政府部门的大力倡导下,正在积极努力地进行高压输电线路、特高压输电线路的建设活动,其最终目的就在于提升电力企业的整体供电效率以及供电质量。在这种情况下,双回路电线架设电线的方式应用频率正在逐年提升。该种电线架设方式不仅可以极大地降低线路的占地面积,同时,还可以降低电线架设成本,但是在该种架设方式下,相关技术人员需要应对雷击导致大范围停电的问题。在这种情况下,差异化防雷技术的应用就显得尤为必要,而不平衡绝缘防雷方式属于差异化防雷技术的一种。该种技术主要指的就是在2个线路回路之间设置数量不等的绝缘子,当线路出现雷击问题之后,存在绝缘子数量相对较少的线路就会最先出现闪络现象,当闪络现象出现之后,可以有效提升另外一个回路电线的耦合性,进而提升输电线路的抗雷击能力。值得注意的是,相关的管理人员在实际应用该种方法的过程中必须要不断地强化对于各个线路的安全维护频率,制定出具有较强针对性的定期维护方案,并依照方案严密的审查各个输电线路段的磨损程度情况以及绝缘层绝缘子数量流失信息,一旦发现问题要及时进行处理,避免问题扩大化,同时还要严格的依照线路原件的使用年限规定对其进行更换处理,以此来降低雷击问题出现对输电线路造成的不利影响程度。
        2.5优化输电线路的运维方案
        输电线路的防雷设计与运维技术之五是优化输电线路的运维方案。对于高压输电线路运维人员来讲,可以运用信息技术,构建信息化管理平台,并利用此平台,对高压输电线路相关物资进行有效整合,降低输电线路出现大型故障的概率。此外,通过运用信息化管理平台,能够保证高压架空输电线路管理更加专业化,提高架空输电线路的安全性。比如,在广西壮族自治区,输电线路运维人员通过构建信息化管理平台,在开展线路运维工作之前,对各个区域的线路运行情况进行调研,并以此为基础,制定出更加完善的高压输电线路运维方案,显著提高了该地区的输电线路运维效率。
        结语
        综上所述,架空输电线路的安全与稳定受到线路环境、线路设计以及线路施工等诸多因素的影响,对于架空输电线路的性能提升也会产生不利影响,因此,需要结合施工实际做好相关因素的考量,并有针对性地进行架空输电线路的防雷及接地设计。由于所有的防雷措施都离不开接地,因此,做好接地设计是至关重要的,要做好架空输电线路防雷设计的保护工作,确保接地装置的完整性,保护好绝缘线路相关设备,减少雷电对线路的影响,从而最大限度地保证架空输电线路的正常安全运行。
        参考文献
        [1]周杰.输电线路故障原因与防雷措施[J].山东工业技术,2018(13):160.
        [2]荣禧.高压架空输电线路防雷措施探讨[J].军民两用技术与产品,2017(10):132.
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