探究输电线路的防雷设计与运维技术 李元高

发表时间:2020/6/17   来源:《基层建设》2019年第36期   作者:李元高
[导读] 摘要:输电线路雷击事件发生的因素与所在区域气象特点、地形地貌以及岩土导电性等不可控因素有关,也与输电线路设施、设备自身构造、材质以及物理性质的可控因素有关。
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        摘要:输电线路雷击事件发生的因素与所在区域气象特点、地形地貌以及岩土导电性等不可控因素有关,也与输电线路设施、设备自身构造、材质以及物理性质的可控因素有关。在设计线路时,为防范雷击输电线路造成的影响和损失,可从可控因素的方面进行研究。
        关键词:输电线路;防雷设计;运维技术
        1雷电放电概述
        雷电作为常见的自然现象,在电力系统中会引起超过正常电压很多倍的雷电过电压,它是造成电力系统故障的主要原因。雷电放电所产生的雷电流流过输电线路将引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应,从而对输电线路安全稳定的运行产生巨大的威胁,所以在设备投入运行之前要进行运行截面的选择、设备的稳定性、开断能力、关合能力等一系列校验。从气体放电的特性来看,雷电属于一种超长空气间隙的火花放电过程。在设备实际运行时,雷电流具有极性效应,设备可当作棒极,雷云相当于板极。根据雷电放电的三个阶段,可将雷电流绘制成标准雷电流波形进行分析。
        2雷击对电力系统的危害与作用机理
        2.1对输配电设施的物理损坏
        由于电气装置和电子元器件对电磁场、热效应以及强电流敏感性,输配电设施在遭受雷击时会受到多方面的损坏:(1)雷击瞬间释放的热量会造成线路断线、电力设施的金属材料熔断。(2)雷电的瞬时高压会击穿输电线路与电力设备的绝缘保护而引发电气火灾,同样会给输配电设施造成物理损坏。这些损坏对于输配电设施都是永久性损坏。瞬时性故障主要是指由雷电引起的绝缘子表面闪络、线路对树枝放电、大风引起的短时碰线、通过鸟类身体的放电等原因引起的短路。瞬时性故障由继电保护动作断开电源后,故障点的电弧自行熄灭、绝缘强度重新恢复,故障自行消除,线路断路器自动重合闸恢复正常供电。
        2.2影响电力系统运行稳定性
        雷电产生的电磁场会干扰电气线路、电力设备的正常运行,雷击产生的感应过电压会造成电力设备、监测装置等的绝缘性能劣化,导致其运行稳定性下降。雷击引发的过电流也可能会触发电力系统的继电保护装置,发生停电跳闸事故,会给电力用户带来较为严重的损失。因此,雷击事件对输配电网络的运行会产生多方面的不利影响,应在设计规划过程中合理的利用防雷设计技术,降低雷击事件发生的概率。
        3输电线路防雷设计要点和运维方式研究
        3.1输电线路防雷设计要点
        3.1.1架设避雷针、避雷线
        在输电线路上方安装避雷针、避雷线是应对雷击最为直接有效的方式,可以避免三相导线直接遭遇雷击。由于避雷针和避雷线一般都是直接接地,当雷电击中设备时雷电流将进行分流,从而降低雷击过电压。由于避雷线与输电线路之间具有耦合作用,可以使耦合系数增加,降低过电压。避雷线一般采用机械强度很高的钢绞线,在系统中会发生一相甚至多相断线的情况,这时避雷线还可以起到一定的支持作用。
        3.1.2采用合适的防雷接地装置
        接地电阻是防雷措施中一个重要的参数,在防雷设计中具有重要意义。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接地电阻。


        3.1.3沿线敷设耦合地线
        架设耦合地线是一种有效防止绝缘子发生反击导致线路故障的方法,其原理与避雷线有部分相似,一般用于电压等级不高的输电线路中,在实际施工带电作业时是需要注意有可能会产生感应电压,对操作人员的人身安全造成一定的威胁。
        3.2输电线路运维措施
        3.2.1科学选择输电线路检修模式
        在现阶段的输电线路检修作业环节,检修人员采取变线为点模式较多,因为此项工作的专业技能水平比较高,对检修人员提出严格要求,并科学运用在线检修技术与离线检修技术。在输电线路检修期间,检修人员要特别关注线路老化问题,输电线路的老化率不宜超过3‰,输电线路的绝缘性能要满足规定标准要求。
        对于输电线路运维人员来说,还要大力引进新型检测装置,一旦发现老化的设备与线路,要马上更换。对于相关企业来讲,要根据输电线路检修工作中存在的难题,适当加大资金投入力度,并引进新型的输电线路及相关设施。此外,输电线路运维人员还要加强巡视,需要特别注意下列问题:
        (1)定期进行线路巡视。结合输电线路的运行现状,按照线路运维计划,进行科学巡视,如果发现输电线路中的设备出现缺陷,要及时修护。通常来讲,输电线路的巡视需要每月一次,巡视单位要结合实际情况来定,可以进行有效调整。
        (2)加强故障巡视。通过加强故障巡视,能够帮助输电线路运维人员更好地了解故障产生原因,并确定出故障点,结合故障特点,有针对性地进行维护。在输电线路故障巡视过程当中,运维人员要对各个巡视区域进行严格巡视,避免出现在终端或者遗漏,一旦发现可能会引发故障的物件,均需要将其带回,并详细记录下现场具体情况,为后续的事故分析提供重要的参考依据。
        3.2.2制定完善的输电线路检修保养制度
        第一,有关部门要结合输电线路检修现状,对既有的线路检修保养制度进行优化,采用先进的线路检修方法。
        第二,结合输电线路检修工作现状,进行详细记录,并有效总结,输电线路检修人员完成检修工作之后,根据输电线路运行情况,准确记录下各项数据信息,并构建数据库,为后续的输电线路检修工作奠定坚实基础。
        第三,加大输电线路运维管理监督力度。对于监管人员来讲,要在规定时间内,对输电线路的检修工作进行全面巡查。在制定输电线路运维管理方案的过程当中,运维人员还要权衡各个部门的利益,在保证输电线路稳定、安全的基础之上,保证各个部门的合法权益。若输电线路运行故障由人为因素引起的,运维人员需要提前进行故障排查,重点检测该故障是否能够产生更大的危害,若由于人为因素引起线路故障,要及时进行补救,并做好相应的维修工作,避免危害扩大。
        与常规线路不同,输电线路的运行参数比较特殊,在维护的过程当中,运维人员不能够单纯的按以往工作经验来开展后续工作,应当进行全方位的分析,经过科学地探讨之后,制定出更为完善的维护方案。输电线路电压比较高,所以在运行的过程当中,会产生较大能量,故运维人员要采取良好的防护措施,保障自身的人身安全。
        结束语
        输电线路作为我国电力系统的核心组成,能够将电能输送到各个地区,并将不同地区的变电站与用户纽带有效连接。提升输电线路的总体运行水平,对电力网络的稳定运行影响较大,为了更好地满足“强电强网”需求,本文重点探讨输电线路防雷设计要点和运维措施。
        参考文献:
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