基于电力线路的防雷措施分析问题研究

发表时间:2020/8/7   来源:《中国电业》2020年第8期   作者:牟银峰
[导读] 本文分析电力线路中存在的雷电危害以及受到雷电攻击的原因,重点提出有效避免电力线路受到雷电攻击的措施,包括科学合理规划、选择绝缘物体、设置避雷线和避雷器、培养专业人才、降低接地电阻以及做好检测工作。
        摘要:本文分析电力线路中存在的雷电危害以及受到雷电攻击的原因,重点提出有效避免电力线路受到雷电攻击的措施,包括科学合理规划、选择绝缘物体、设置避雷线和避雷器、培养专业人才、降低接地电阻以及做好检测工作。
关键词:电力线路;防雷措施;绝缘物体;避雷器

引言:我国电网覆盖率逐年提升,配电线路稳定安全直接影响着电网系统。由于配电线路众多,分布范围广泛,结构复杂,运行过程中容易遭受雷电攻击,尤其在夏季雷雨天气,线路因雷击原因容易出现故障,亟需解决问题做好防雷工作。
1电力线路中存在的雷电危害和受到雷电攻击的原因
1.1电力线路中存在的雷电危害
        首先,雷电出现的高热带来的影响。雷电作为一种自然现象,在放电过程中产生高热现象,如果发生触碰或者雷电击打到线路上就会转化为带电离子,造成高压电线温度较高,甚至达到设备和容器承受的最高熔点,进一步导致输电线路中断,严重影响到电力系统的稳定安全运行。
        其次,雷电产生的高压带来的危害。雷电在形成过程中产生高压,在此过程中雷电攻击点瞬间形成高压,雷击点与高压电路相接触时,会造成高压线路跳闸和变压器受到损毁等危害,产生经济损失,与此同时,也为企业和居民用电带来不便[1]。
        最后,雷电电磁感应以及机械效应带来的影响。雷电产生过程中,会出现电磁感应和机械效应。其中出现电磁感应造成输电线路中电流过大,导致线路过载,出现损毁问题。雷电天气情况下,高压输电线路受到雷电攻击,出现设备爆炸情况,造成输电线路瘫痪。
1.2电力线路遭受雷电攻击的原因
        影响电力线路遭受雷电攻击主要原因有以下三个方面。第一,地形环境影响。我国山地众多,平原面积少,因此,大部分输电线路设置在地势复杂的山区。山区地势起伏较大,夏季多雨天气时容易造成雷击现象。第二,输电线路塔杆的影响。为满足用电线路需求,许多电力输电建设塔杆,在雷雨天气下,输电线路位于雷电攻击范围中,输电线路受到电磁感应、机械、高热和电压效应影响,严重破坏输电线路,造成输电线路不能正常运行。第三,土壤电阻率的影响。我国土地广袤,幅员辽阔,不同地区土壤存在众多差异,土壤成分间电阻率存在差异,闪电造成破坏程度也有所不同。如果在供电线路中忽视土壤电阻率的影响,为输电线路安全稳定运行留下隐患。
2电力线路防雷措施
2.1科学合理规划
    为有效提升用电线路防雷能力,最重要的就是充分保障线路自身基础设备,最大限度减小发生雷击的可能性。从地理位置方面合理优化,在基础线路建设的阶段,应当尽可能避免选择具备水资源和矿产资源的区域,扩大电力设备周围区域的绝缘范围,保证稳定传输不受到影响。例如:某地区线路建设初期,对周围区域仔细勘察,合理规划电力系统线路,避免在运行阶段因雷击发生跳闸等状况。
2.2选择绝缘物体
    对于送电线路来讲,绝缘物体的选择应当综合考量保护装置特点、绝缘耐受性以及电气设备荷载电压等方面,检测设备的绝缘性能,避免因绝缘物体选择不当埋下隐患。同时也保证维修设备更加便捷,减小建造成本。在选择绝缘子的数量时,应当保证破坏强度高、绝缘强度强以及承受电压能力强。选择塔头绝缘时,应当充分考虑到大气环境和绝缘子的空间间隙之间能够存放的电压,由于空气湿度和密度会严重影响到电压,当空气中密度和湿度较大时,放电电压也随着增大。当湿度恒定情况下,绝缘表面会形成闪络的现象[2]。针对不超过35KV的线路应当加强绝缘体的控制,因地制宜选择高级绝缘子。
2.3设置避雷线
        在电力线路建设过程中,应用避雷线是最为常见的方法,能够有效防止雷电攻击导线部分,有效分离电流,降低杆塔中实际存在的雷电电流,减小塔顶位置存在的电力。针对不高于35kv的线路由于绝缘较弱,装置避雷线效果不明显,因此通常情况下出于变电站进线路的保护才会在进线段使用1-2KM的避雷线做保护。而对于3-10KV的架空线路来讲,如果设置避雷线反而更容易发生雷击,反倒不如不装置避雷线。

应用耦合导线,有效降低绝缘子中存在的实际电压;应用屏蔽导线,降低导线中存在的实际有效感应电压。在通常情况下,当线路电压过高时,避雷线的效果体现的最为明显。为了有效提升避雷线应用后的效果,防止避雷线受到雷电攻击,应当降低绕击率。常见高于110KV的输电线路都采用全线装置避雷线的方式。针对单回方式的输电线路:不高于330KV的线路保护角应当低于15°;500-750KV的保护角不应当高于10°。针对双回或者多回路的线路:110KV线路保护角应当低于10°;高于220KV的线路不应当高于0°。通过计算落雷的次数预防雷电袭击,架空线路由于高于地面能产生引雷作用,依据反复的模拟实验,通常情况下普通高度的线路等值的受雷面宽度是W=4h+b,其中h为线路平均高度,b为两根避雷线间距离,也就是说线路越高,等值受雷的面积更大。假设线路长度是100km时,那么每年遭受雷击的次数是:线路落雷次数=年落雷密度×(4h+b)×100/1000。
2.4安置避雷器
        当杆塔与导线间电位差高于避雷器中的电压时,避雷器会出现分流效果,为有效避免绝缘子出现闪络现象,应当在送电线路装置避雷器。线路避雷器主要包括带串联间隙型和无间隙型。带串联间隙型。避雷线与导线间应用空间间隙进行连接,当雷电电流出现时会受到工频电压的压力影响,具备可靠性能良好以及运行期限较长的特点。此种类型应用较为广泛,间隙具备隔离效果,避雷器不必考虑到运行电压以及老化问题。无间隙型。避雷线与导线间应用直连方式,对电站避雷器进行延续。当具备稳定吸收冲击能量,电压运行情况下,不会出现放电延时的现象,与串联间隙不会发生动作。35/0.4KV的配电变压器高压以及低压都应当使用避雷器进行保护。
2.5培养专业人才
        受到传统观念影响,在供电领域,电力企业针对电力线路防雷工作通常忽视人才的培养,造成电力线路受到雷电攻击后不能及时有效得到检修。因此,为有效解决此种问题,需要电力企业在发展过程中加强防雷技术专业人员的培养,并且与自身企业实际情况相结合。定期组织安排防雷人员参加技术交流培训活动,进行多场防雷技术交流沟通活动,提升电力企业防雷技术人员理论知识与专业技能,为电力企业电路系统的安全稳定运行培养优质人才,构建高素质的防雷团队,实现电力企业可持续发展的目标。
2.6降低接地电阻
        增加杆塔接地电阻的因素包括以下三个方面。第一,接地体出现腐蚀现象,尤其是在山区土壤为酸性的区域或者风化严重的地区,最容易发生化学反应腐蚀,特别在连接点位置发生腐蚀现象概率最大。第二,在山坡坡带的位置,由于雨水冲刷的作用造成水土流失的现象,严重影响到电力线路的稳定性能。第三,由于外力形式导致破坏。接地引下线以及接地体如果发生丢失或者受到外力破坏。接地电阻和耐雷能力呈反比,依据土壤的电阻率,降低接地电阻,提升耐雷的能力。
        3-10KV的接地装置电阻应当不超过10Ω;而采用低压架空线路的电阻不能超过30Ω。降低电阻的方法主要方法包括三个方面。首先,全面重复检测线路测试中未符合标准要求的接地电阻,同时也要检测土壤电阻率。其次,针对塔杆放射线检查没有达到标准的线路进行开挖,通过合理铺设,依据标准合格连接接地线路。焊接没有设置接地引线的塔杆,并再次测试接地电阻,重新建设不符合标准的杆塔。最后,针对装置接地电阻无法满足标准塔杆要求的,增加降低电阻模块,优化升级达到最佳。
2.7重视检测工作
    利用雷电定位的系统,一旦发生雷击情况,能够快速发现产生故障的地点,工作人员能更好处理故障问题,有效进行抢修维护。与此同时,降低工作量,防止出现浪费时间现象,及时恢复供电,保证送电线路稳定运行。总结用电线路出现问题的规律和特点,为后续工作提供参考借鉴经验,提供数据保障,也为送电线路制定有效防雷措施提供基础。
结论:综合以上分析,雷电因素严重影响到电力系统的安全稳定性。因此,电力企业应当综合分析,制定科学防范措施,为输电线路安全稳定提供基本保障。确保人们生产生活用电,增加电力企业经济效益和社会效益,促进电力企业发展。
参考文献:
[1]侯涛.防雷技术在输电线路设计中的应用研究[J].科技创新导报,2019,16(26):31-32.
[2]谢天宇.电力线路的防雷措施分析[J].集成电路应用,2019,36(06):96-97.
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