摘要：雷击是导致特高压输电线路发生跳闸故障的最主要原因。而且伴随输电线路电压等级的提高, 在输电线路跳闸原因中, 雷击原因的比例也相应提高。与高压、超高压输电线路相比, 特高压输电线路由于电压等级更高、杆塔更高、输送距离更远, 引雷面积更大自然更容易遭受雷击。因此研究探讨特高压输电线路综合防雷技术, 对我国特高压电网的建设与发展有着重要的意义和作用。
关键词：特高压；输电线路；综合防雷
1. 特高压输电线路雷击跳闸原因分析
首先, 雷电活动频繁。因气候恶化, 我国在进入新世纪以后不少地区的雷电活动不断增加, 趋于频繁, 这对于我国身处旷野的特高压输电线路而言, 无疑时刻面临着雷击的威胁。其次, 线路铺设的屏蔽保护角问题。多项相关数据都表明屏蔽保护角与特高压输电线路的防雷效果有着密切的关系, 正确的屏蔽保护角有助于降低雷击跳闸率, 反之不正确的屏蔽保护角自然会增大雷击跳闸率。最后, 线路绝缘性能降低。特高压输电线路由于长期暴露在高空中, 饱受风吹日晒等因素的侵蚀, 随着时间的推移, 线路绝缘性能势必会逐渐降低, 从而增大了雷击挑战的风险。
2. 雷电对特高压输电线路的危害
雷电是一种比较常见的自然现象, 对人们的生产生活有较大的影响, 特高压输电线路一般都是暴露在野外的, 线路安全是电网安全运行的基础和前提, 特高压输电线路很容易受到雷电危害的影响。
2.1直击雷危害
直击雷指的是对特高压输电线路造成直接电击现象的雷电灾害, 例如雷电直接击中杆塔、导线所引起的过电压, 就叫作直击雷过电压。以雷电直击杆塔为例, 雷电击中杆塔之后, 雷电流急剧上升, 使塔顶对地电位突然变得很大, 同时, 杆塔顶部与导线之间的电位差值也会变大, 还伴随出现闪络现象, 使杆塔顶部与导线之间的连通性变差, 甚至是中断。直击导线也是一种十分严重的雷电危害, 对导线产生危害是由于导线并没有安全避雷线, 因此遇到雷电天气的时候, 过电压会直接进入导线, 产生较大的危害。
2.2 感应雷危害
感应雷危害是特高压输电线路遭遇较多的雷电灾害类型, 当雷云经过特高压输电线路附近时, 雷电放电过程中, 会形成电磁感应, 这些电磁感应会传到地下, 这种雷击过电压一般对35 k V以下的电路产生的危害更加严重, 对特高压输电线路造成的危害不是很严重。
2.3 雷电冲击波的危害
雷电冲击波是一种突发的高压冲击波, 会对特高压输电线路产生影响, 由于突发的高压冲击, 很多特高压输电线路都不能承受这些高电压, 因此导致线路被破坏, 对整个电网的正常运行产生十分严重的危害。
3. 特高压输电线路综合防雷措施
3.1应用不平衡绝缘方式
不平衡绝缘方式具有较强的经济性, 并且操作起来较为方便, 能够有效提高线路的绝缘水平, 进而增加了反击和绕击的耐雷能力。在特高压线路具体运行中, 高杆塔、大跨越的线路跳闸几率明显高于一般线路, 为了降低跳闸事故发生几率, 可以适当加大避雷线与大跨越档距导线之间的距离, 也可增加线路绝缘子串的数量, 从而增强绝缘性能。例如在我国某地区特高压输电线路防雷工作中, 操作人员选择了不平衡绝缘方式, 两回路的绝缘水平相差值设定为相电压峰值, 从而保证在雷击时, 闪络先发生在绝缘子串片数较少的回路中, 将闪络后的导线当作地线, 进而促进另一回路耦合作用增强。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆降低对应绝缘子串的过电压, 增强线路的耐雷水平, 降低闪络事故发生几率, 从而保证此回路可正常供电。
3.2科学合理架设避雷线
在架空送电线路防雷过程中, 避雷线起到了关键作用, 其功能主要表现为:能够隔离闪电, 避免雷电直击导线, 当雷电击中杆塔时, 其可对雷电进行分流, 从而减少流入杆塔的电流, 降低塔顶电位。因此在特高压线路防雷工作开展中, 工作人员应结合特高压线路运行环境, 科学合理的设置避雷线。例如在我国某地区229k V高压输电线路防雷工作开展中, 工作人员采取如下措施架设避雷线:在全线范围内架设避雷线, 缩减避雷线对边角线的保护角, 具体设置为20~30°。在操作过程中充分考虑了耦合会随着保护角减少而增加的问题, 在具体设计中应尽量权衡耦合损耗和绕击率, 采取经济性较高的保护角。同时合理控制杆塔两根地线间的距离, 必须小于导线与地线间垂直距离的5倍。此外, 为了达到良好的保护效果, 在每基铁塔处避雷线必须进行接地处理。
3.3杆塔防雷措施应用
在杆塔防雷过程中, 最简单的措施就是降低接地电阻的阻值, 随着接地电阻的阻值降低, 能够确保电流顺利的流向大地, 避免因为电流过高对杆塔造成影响。另外, 将接地电阻进行降低, 能减轻雷击对杆塔带来的损害。在杆塔设计过程中, 会遇到很多山区环境, 由于山区地势环境较高, 必须对杆塔进行雷电防护。首先, 对杆塔防护角进行合理设计, 然后通过相关公式对保护角进行合理检验, 避免保护角出现不科学设计, 对电力企业造成严重危害。根据数据统计显示, 我国南方地区全年的落雷次数大概在1000次左右, 在这种环境下, 杆塔保护角应设计为负保护角。我国中部地区全年落雷次数大概在800次左右, 该地区的杆塔保护角应设置在5°~10°范围内。我国北方地区的全年落雷次数大概在500次以下, 在这种情况下, 杆塔保护角应设置在10°~15°之内。
3.4绝缘装置防雷措施的应用
在输电线路中, 绝缘装置一旦出现破损, 将会为电力系统造成严重影响。更为严重的是, 如果绝缘装置出现破损, 会提高输电线路遭受雷击的可能性, 还会使输电线路的跳闸频率有所增加。在绝缘装置防雷过程中, 首先要保证绝缘装置的质量, 尤其是在材料购买和选用上要做出严格要求。另外, 电力企业要定期对输电线路进行检查, 保证绝缘装置不出现任何损坏, 并适当增加绝缘强度, 提高线路防雷水平。
3.5使线路杆塔电阻降低
杆塔使特高压输电线路遭受雷击你的常见位置, 与杆顶或塔顶电位密切相关的因素有大地土壤电阻率和其接地电阻, 当其接地电阻过大时, 雷击后杆顶或塔顶电位快速升高, 线路进而出现电流反击。当接地电阻满足要求雷击电流会接入土壤内, 不会对导线绝缘子造成破坏, 以保障输电线路的安全性。因此可以说大地土壤电阻率或杆塔电阻降低使线路耐雷水平得到提升的关键所在, 也是预防反击雷的有效措施。土壤电阻率因素上可以采取避开岩石、高山等地区;地势不可避免时调节相关设计参数降低电阻;埋设深度增加、接地极延长;垂直接地极增加;每年监测电阻, 以便及时分析调整等措施来将接地组讲到尽可能低的状态。
结束语
特高压输电线路是电力系统的重要传输部分, 同时也是最易出现安全事件的部分。据不完全数据统计分析发现, 因特高压线路雷击而造成的跳闸安全输电事故在40%-70%, 对正常供电带来极大影响, 因此需积极采取有效防雷措施来降低其安全事件发生率, 常采用的方法包括安装线路避雷器、导线同避雷线保护角上的改变、投入资金安装自动-重合闸设备等, 同时根据环境及设备使用需要进行绝缘配置, 尽量降低雷击跳闸率。
参考文献：
[1]董彬. 高压输电线路综合防雷措施分析[J]. 科技创新与应用,2016,（03）:167.
[2]宋磐,李世鹏,王大平. 特高压线路防雷接地经济性优化设计[J]. 国网技术学院学报,2016,19（04）:1-6+10.
论文作者:苏震,李美云,林阳,董明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：线路论文; 杆塔论文; 雷电论文; 特高压论文; 防雷论文; 避雷线论文; 导线论文; 《电力设备》2017年第34期论文;