架空电力线路的防雷保护研究论文_尹海艳

架空电力线路的防雷保护研究论文_尹海艳

(安徽毓源电力工程设计咨询有限公司江苏分公司 南京 210000)

摘要:架空线路在实际应用过程中主要包括城市供电线路以及乡村供电线路两方面内容,在运行过程中往往会受到多方面因素的影响,一旦出现遭雷击故障情况,电力工作人员往往很难及时对架空线路进行维护。现阶段,随着我国科学技术与生产技术的不断完善,架空线路在运行过程中也变得更加安全和稳定,全新的遭雷击故障检测与维护技术为架空线路提供了切实可靠的保障,有效避免了架空线路在运行过程中频繁出现遭雷击故障情况。

关键词:架空线路;防雷击;措施

引言

雷电主要产生于积雨云中,积雨云某些云团带正电荷,某些云团带负电荷,这些正负电荷会对大地产生静电感应,这样地表物体便会产生异性电荷。当这些电荷积聚到一定程度时,云团与云团间电场强度以及云团与大地间电场强度便可把空气击穿,开始放电,产生闪电与巨响,同时形成很大的雷电流,这就是我们通常所说的雷电。在自然界产生雷电后,通常也会伴随有一些强对流天气,如阵雨、大风、冰雹等,这些现象都会对架空电流线路产生严重破坏。

1雷电的特征及雷害事故的形成

1.1雷电的特征

雷电活动最活跃的季节一般为夏季,最少季节通常为冬季。并且随着地域的不同,雷电活动的多少也会不同,一般来说,地球赤道附近雷电最活跃,随纬度的逐步升高雷电也会逐步减少,极地几乎无雷电。在自然界发生雷电后,当雷电放电通道到达距地面较近的空中时,雷电电场便易受地面高尖顶建筑物影响发生畸变。如地面上的树立的高铁塔,这些铁塔尖顶电场强度通常较大,这些铁塔必然会先吸引雷电先驱,这也就是这些高耸物体为什么易遭受雷击的原因,同样,电力架空输电线路也是易受雷电袭击的对象。

1.2架空线雷害事故的形成

架空线路发生雷害事故,一般需经历四个阶段:(1)雷电过电压作用于输电线路;(2)输电线路出现闪络现象;(3)输电线路由冲击闪络突变为工频电压;(4)引发线路发生跳闸,中断正常供电。通过仔细分析雷害事故形成过程,我们可有针对性的采取相应措施来进行防雷保护,可建立“四道防线”进行防雷:防直击、放闪络、防建弧、防停电。防直击顾名思义就是使输电线路不受雷直击,可采用沿输电线路加装避雷器的方式防雷;防闪络主要指当雷接触到输电线路后,线路绝缘不发生闪络,可强化线路绝缘,使杆塔的接地电阻减小;防建弧,也就是当输电线路出现闪络后,不让其建立工频电弧,可通过在系统中引入消弧线圈接地或把避雷器加装于输电线路等方式防止;防停电,就是当输电线路形成工频电弧后,不让电能供应中断,可通过在输电系统中装设自动重合闸等方式实现。(5)接地电阻过大;当雷电击中线路,引起避雷装置动作时,强大的雷电流在极短的时间内流入大地,如果避雷装置的接地电阻达不到要求值时,将使地网引落地点附近地电位迅速提升,由于需保护的电气设备接地端与地网相连接,大地的高电压又引入到电气设备的接地端,雷电流对线路造成反击,从而造成设备损坏、线路故障停电。

2避雷措施

2.1氧化锌避雷器

氧化锌避雷器的工作原理:因氧化锌材质的非线性伏安特性(电压越小电阻越大,电压越大电阻越小),当线路正常供电运行时,作用于避雷器的电压为工频电压,此时避雷器自身电阻很大,流过其的电流可忽略不计,不会对配电线路的正常运行造成影响。只有当架空线路遭受直接雷或感应雷时,此时避雷器承受过电压,避雷器中的氧化锌电阻迅速下降,泄放过电压能量,从而保护线路,使电力系统得以继续正常工作,不至于跳闸停电。

2.2过电压保护器

过电压保护器与普通氧化锌避雷器相比增加了引流环,引流环与避雷器连接,与架空导线保证一个适当的空气间隙,在配电线路正常供电运行状态下,空气间隙阻断工频电压,此时避雷器可理解为不工作(理论使用寿命更长)。当架空线路在直击雷或感应雷的作用下,间隙被雷击过电压击穿,电弧在引流环上燃烧,将雷电过电压通过避雷器引至大地,雷电过电压结束后,此时避雷器本体仅承受线路正常供电运行的工频电压,其电阻在极短时间内突然变大,电流电弧被抑制在较低数值,电弧在短时间内自然断开,架空导线停止对避雷器放电,从而保护线路。

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2.3防雷线夹

防雷线夹工作原理:将防雷线夹设置于电杆的负荷侧方向,当线路遭受雷击时,防雷线夹引弧臂与接地板之间形成闪络,形成短路通道,因雷电电弧向负荷侧移动的特性,持续的工频电弧移到线路的燃烧臂上燃烧,通过燃烧释放雷电过电压,保护配电线路正常运行。

(1)防雷线夹设置在防雷引流线上,即使因防雷线夹安装不规范也只会烧断防雷引流线,可使主线能够得到最大限度保护。

(2)此方案通用性强,因加入了防雷引流线,防雷线夹型号固定,施工工艺统一,设置效果能够得到更好保障。

(3)在防雷线夹中加入防雷引流线的使用,可大大降低导线雷击断线率。

2.4降低杆塔接地电阻

在架设避雷线时,通过把杆塔接地电阻降低,可相对减小雷击杆塔时产生的电位升高量。

2.5采用中性点非有效接地方式

可采用中性点经消弧线圈的方式进行接地,这样可自动消除大多数雷击引发的单相接地故障,更好地防止系统发生相间短路现象与跳闸现象。而对于两相或三相产生落雷时,先对地闪络的一相可充当一条避雷线,這样可进一步分流并可加强对未闪络相的耦合,降低未闪络相绝缘电压,可使线路具有更好的耐雷性。

2.6加强线路绝缘

当输电线路跨河、垮路时,需应用大跨越高杆塔,这种杆塔更易落雷。高塔落雷塔顶会产生高电位,会形成较大的感应过电压,同时会增大线路受绕击概率。为使线路绝缘性更好,让线路尽量少跳闸。我们已陆续用高绝缘性能的合成绝缘子来充当35kV输电线路的绝缘子。同时,为进一步降低35kV及6kV配电线路雷击跳闸率,人们选用了具有高冲击闪络电压的瓷横担,来架设配电线路。

2.7装设自动重合闸装置

线路绝缘通常具有一定自恢复性,很多雷击事故引发的闪络事故,线路跳闸后可自行消除。在输电系统中装设自动重合闸装置,可很好地降低线路雷击事故率。据有关部门统计,国内110kV线路及以上高压线路有75%至95%的线路可成功重合闸,电压等级为35kV与小于35kV的输电线路有50%至80%的线路可成功重合闸。因此,可通过对架空输电线路装设自动重合闸装置,来降低输电线路雷击事故率。

2.8建设耦合线路

在控制塔杆接地电阻有问题时,能够利用假设耦合地线的方式,控制接地电阻。简单得说就是在导线下方再建设一条地线。其主要有两个功能:1、提高导线与避雷线之间的耦合效果,使线路在绝缘上的电压降低;2、提高对雷电流的分流效果。经过笔者经验分析,耦合地线对降低雷击跳闸率的作用非常明显,特别是山区的输电线路,耦合线路降低雷击跳闸率最高能够高达90%。

3结束语

总之,架空输电线路的防雷保护属于一项系统工程,在工程设计阶段就应仔细分析,充分考虑本地实际情况,引入切实可行的防雷方案,选用高可靠性的防雷设备,同时在架设输电线路时,也应重视装设一些防雷保护措施,只有这样全方位防雷,才能更好保护架空输电线路,使其免受雷电损坏,才能提高电力系统供电的连续性、可靠性。

参考文献

[1]李海璇,吴汉斌,柴小亮.架空电力线路防雷保护技术应用分析[J].电子世界,2012(22).

[2]马雪梅.浅析架空电力线路防雷与接地[J].中国新技术新产品,2015(17).

[3]孙金伯.3~35kV架空线路的防雷保护[J]中国设备工程,2005(06).

[4]阮勇.架空输电线路复合绝缘子并联间隙的防雷保护研究[J].中国电力教育,2013(36).

论文作者:尹海艳

论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期

论文发表时间:2017/9/19

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