输电线路差异化防雷技术与策略 于晓川

发表时间:2020/8/12   来源:《电力设备》2020年第10期   作者:于晓川
[导读] 摘要:随着自然环境的恶化,强对流天气増多,雷击造成的线路跳闸次数居高不下,并呈上升趋势,因此为保证电网安全运行和可靠供电,对提高输电线路防雷水平提出了迫切要求。
        (国网山东省电力公司检修公司  山东省济南市  250118)
        摘要:随着自然环境的恶化,强对流天气増多,雷击造成的线路跳闸次数居高不下,并呈上升趋势,因此为保证电网安全运行和可靠供电,对提高输电线路防雷水平提出了迫切要求。而不同地区的雷电对线路造成的影响不同,这就需要根据实际情况,采取不同的防雷手段。本文以差异化防雷技术为例,对该技术与运用策略进行全面分析。
        关键词:输电线路;差异化;防雷技术;策略
        引言
        电力行业是与民生息息相关的一个行业,影响着人们的生活及人身安全,安全用电是全社会共同关注的事。但在用电过程中,一些自然性的因素成为极大的安全隐患,如雷电。雷电也成为影响电力企业健康稳定进步的关键性问题。因此,针对雷电事件,电力企业要给予充分重视,从实际出发,实施有效的对策予以处理,为自身的健康稳定发展带来更多的保障。电网遭受雷击并不是偶然无规律的发生,有一定的规律,电力企业要抓住这些规律,分析规律的形成,并采取针对性措施,确保工作效率的全面提高。
        1雷击对输电线路的危害
        在输电线路运行中,雷击对其安全产生严重威胁,一方面制约着输电线路自身和系统的正常运行,易造成电力资源的大量浪费;另一方面引起强烈的磁场效应和热电效应,对电力设施和周边环境产生不良影响。雷击对输电线路的破坏力强,而修补输电线路耗时、耗力。在裸露旷野区域,一旦高压输电线路遭受雷击,其电子设备的集成度会瞬间升高,产生剧烈的电磁波和过电压,电磁波会沿着输电线路流进变电所,破坏变电所的元器件和电子设备,造成保护装置的错误动作,轻则导致小范围的断电跳闸,重则破坏整个输电系统。输电线路遭受雷击时,雷电以线路灯杆为载体,通过载体传播释放自身电流,被释放的电流沿着通道流向各个方向,从而形成过电压。输电线路遭受雷击时引发的过电压主要分为感应雷击过电压和直接雷击过电压。一般情况下,电力系统中若存在健全的接地系统,电流便沿着接地系统流向大地;若接地系统不完善,电流便流进电子设备中,造成难以弥补的损害。
        2输电线路遭受雷击的原因分析
        雷击是影响电力系统运行的自然因素中最为常见的,引发输电线路遭受雷击的原因主要有以下几方面。第一,输电线路自身设计存在缺陷。实际情况不同,输电线路的参数设计不同。输电线路杆的高度、距离参数设计在架设输电线路过程中比较关键,若线路杆的距离、高度设计不合理,会折射出许多问题。如使得档距过大或过小,或造成塔身和上空距离不一,会增加大档距的导线间闪络概率和塔身受雷击的概率。第二,防雷设计不合理。输电线路的防雷设计是否科学合理关系到输电线路受雷击的概率。输电线路的抗雷击水平通过杆塔的接地电阻体现出来,降低杆塔接地电阻是防止反击、提升耐雷水平的重要措施。然而,暴露在外的接地极易被氧化,致使其实用性能和使用寿命受到限制,故要做好接地极的保护措施。另外,我国输电线路分布较广、结构复杂,地区不同、气候不同,则受雷击的概率也有所差异。山区的输电线路遭受雷击的概率远大于平原地区,空旷地区线路受雷击的概率又比城市中的高,雨水时节遭受雷击的概率远大于其他时节。
        3差异化防雷技术在输电线路中的应用策略
        3.1根据线路电压等级架设地线
        实施差异化防雷技术,是在保证输电线路正常运行的同时,降低电力企业建设的资金消耗量。想要科学、合理的落实防雷措施,应从输电线路建设地的地理情况、天气情况入手,分析该地区的地形特征、土壤电阻率大小、雷电活动强弱,结合输电线路的电压等级、线路负荷性质、系统运行方式、经济技术等,合理选择架设地线的方式例如,针对220kV及以上输电线路一般应全线架设双地线;110kV线路应全线架设单地线,地处山区的宜架设双地线。对于重要线路,即使是110kV线路也应全线架设双地线,对于绕击雷害风险处于IV级区域的线路,双地线间距不应超过导地线间垂直距离的5倍,如超过5倍,可在两地线间架设第3根地线。


        3.2因地制宜的进行地线保护角差异化设计
        雷击是造成输电线路跳闸的主要原因,而绕击约占雷击跳闸率的八成,甚至更高。加装耦合地线和减小边导线保护角(地线保护角)是降低绕击率的有效措施。对运行线路来说一般不进行地线保护角的改造,因为改造起来工作量大,同时增加了安全风险,投入成本过高。在电力建设施工前的设计阶段就应因地制宜地开展防雷差异化设计。例如:110~220kV重要线路的单回路铁塔,其地线保护角取值均不大于10°,而一般线路取值均不大于15°;110~220kv重要线路的同塔双(多)回铁塔均不大于0°,而110kV一般线路取值均不大于10°;钢管杆110kV线路地线保护角不大于20°,220kV线.路地线保护角不大于15°。根据杆塔的不同,重要程度不同,电压等级的不同,地线保护角进行不同的取值。
        3.3降低杆塔接地电阳及增强输电线路绝缘性
        在开展输电线路防雷工作的时候,减小杆塔的接地电阻,在一定程度上不仅能够减少雷击杆塔点位升高的程度,还能起到较好的防雷效果,如果在实施的过程中出现接地网电阻值过大的情况,就需要采取有效的措施进行改进,例如:使用降阻剂改善土壤电阻率、増加地网辐射线或者是扩大接地体的等效宜径等。为提升输电线路的防雷线路,需要増强输电线路的绝缘性能,针对雷电活动强烈地区,増强绝缘子片的数量,能够增加导线与避雷线之间的距离。
        4差异化防雷管理策略
        4.1选择合理的线路路径
        地势较高的山区是防雷技术的重点运用区,该区域雷电活动较为频繁,也更容易发生绝缘子被击穿情况,除此之外,相关资料显示,土壤电阻率发生突变地区、地下有导电矿物质或者地下水位较高的地区、潮湿盆地等地区受雷击影响较大。因此,对输电线路实施差异化防雷技术修理时,应在设计阶段选择合理的线路路径,防患于未然,避免在日后的维护工作中长久的频繁的受到雷击的危害.
        4.2差异化的配置避宙设施
        根据雷区分布图预测线路会线区域遭受雷击的密度和强度,以及输电线路在实际运行中受雷击的程度,从设计到运维阶段实行差异化配置不同避雷设施。对一般地区,可单一使用地线保护即可,对雷击频发地区,可选择増加耦合地线等多种防雷措施综合运用,有的输电线路一些杆塔由于所处地形地貌特殊,雷雨天气易发生绕击,雷电绕过地线直接击中导线,对于非全线路性的这种不满足运行要求的点、区段,如处于山坡杆塔的边坡外侧及山顶杆塔,在实际工作中,可在地线的基础上有针对性的加装防绕击避雷针,提高耐雷水平。
        4.3做好输电线路日常维护工作
        为做好差异化防雷技术管理工作,更需要提高对输电线路的日常维护管理工作的重视,认真开展周期巡视,摸清线路状况,建立线路信息库,定期对输电线路进行检查与维修,提高输电线路的运行质量,延长输电线路使用寿命。结合雷区分布图、雷电在线监测系统,构建智能化管理平台,通过大数据分析,推进雷害统计分析和设备状态评价、风险评估,落实状态检修,加强相应制度建设,形成一种设备运行安全可靠、检修成本合理的差异化防雷管理策略。
        5总结
        综上所述,通过实现对不同区域、不同重要性、不同电压等级线路的差异化防雷措施配置,以及防雳管理对策的落实,降低雷击跳闸率,减少雷击设备损坏,减少线路运维工作量,提高了鑰电线路骨干架和重要负荷供电线路的防雷水平,保障大电网安全可荏运行,促进电力行业的发展。
        参考文献:
        [1]周政,丁瀚,岳灵平,等.输电线路差异化防雷技术研究综述[J].电气开关,2019(01):5-7,11.
        [2]曾东波.差异化防雷技术在配电网线路中的应用研究[J].电力系统装备,2019(13):49-50.
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