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高压送电线路雷击闪络跳闸原因分析

日期:2020-08-15 09:39
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摘要:

高压送电线路雷击闪络跳闸原因分析
摘要:通过分析高压送电线路雷击闪络跳闸产生的原因,在进行送电线路设计时,针对雷击情况,提出一些合理的防雷方式,以提高送电线路耐雷水平。

   关键词:送电线路;雷击跳闸;设计应用  

   0 引言

  随着国民经济的发展与电力需求的不断增长,电力生产的安全问题也越来越突出。对于送电线路来讲,雷击跳闸一直是影响高压送电线路供电可靠性的重要因素。由于大气雷电活动的随机性和复杂性,目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分。进行高压送电线路设计时要**考虑,综合分析每一条线路的具体情况,通过安全、经济、质量比较,选取有针对性的防雷设计技术措施,以达到提高供电可靠性的目的。

   1 设计的原则

   线路防雷保护首先在于抓好基础工作,目前国内外在雷电防护手段上并没有出现根本的变化,很大程度上要依赖传统的技术措施,只要运用得好,仍然是可以信赖的。对已投运的线路,应结合地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平给出正确的评价,找出可能存在薄弱环节或缺陷,因地制宜地采取措施。

   2 雷击跳闸分析

   高压送电线路遭受雷击的事故主要与四个因素有关:线路绝缘子的50%放电电压;有无架空地线;雷电流强度;杆塔的接地电阻。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性,因此,在进行高压送电线路设计时,我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路雷击跳闸原因。

   2.1 高压送电线路绕击成因分析

   根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明,雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。对山区的杆塔,我们的计算公式是:

   

   山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距,这是线路耐雷水平的薄弱环节;一些地区雷电活动相对强烈,使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。

   2.2 高压送电线路反击成因分析

   雷击杆、塔顶部或避雷线时,雷电电流流过塔体和接地体,使杆塔电位升高,同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值,即Uj >U50%时,导线与杆塔之间就会发生闪络,这种闪络就是反击闪络。 序号 对照项目 反击 绕击 1 雷电流测量 电流较大(结合电流路径) 电流较小(结合电流路径) 2 接地电阻 3 闪络基数及相数 一基多相或多基多相 单基单相或相临两基同相 4 塔身高度 较高 较低 5 地形特点 一般,不易绕击 山坡及山顶易绕击处 6 闪络相别 耐雷水平低相(如下相) 易绕击的相(如上相)

 

 

  由以上公式可以看出,降低杆塔接地电阻Rch、提高耦合系数k、减小分流系数β、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。在实际设计中,我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高耦合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。

    3 高压送电线路设计防雷措施

   清楚了送电线路雷击跳闸的发生原因,对照下面表1内容,我们就可以有针对性的对设计中送电线路经过的不同地段,不同地理位置的杆塔采取相应的防雷措施。

   ⑴ 加强高压送电线路的绝缘水平。高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比,加强零值绝缘子的检测,保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。我们在设计高压线路时充分比较各种绝缘子的性能,分析其特性,认为玻璃绝缘子有较好的耐电弧和不易老化的优点,并且绝缘子本身具有自洁性能良好和零值自爆的特点。特别是玻璃是熔融体,质地均匀,**后的新表面仍是光滑的玻璃体,仍具有足够的绝缘性能,所以设计中我们多考虑采用玻璃绝缘子。

   ⑵ 降低杆塔的接地电阻。高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比,根据各基杆塔的土壤电阻率的情况,尽可能地降低杆塔的接地电阻,这是提高高压送电线路耐雷水平的基础,是*经济、有效的手段。对于土壤电阻率较高的疑难地区的线路,则应跳出原有设计参数的框框,特别是要强化降阻手段的应用,如增加埋设深度,延长接地极的使用,就近增加垂直接地极的运用

   ⑶ 根据规程规定:在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段,可以增设耦合地线。由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大,并使流经杆塔的雷电流向两侧分流,从而提高高压送电线路的耐雷水平。

   ⑷ 适当运用高压送电线路避雷器。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时,避雷器就加入分流,保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验,在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。目前在国内范围已使用一定数量的高压送电线路避雷器,运行反映较好,但由于装设避雷器投资较大,设计中我们只能根据特殊情况少量使用。

   4 其它方面

   作为设计部门,我们在进行送电线路设计时还应注意以下几点:

   (1) 在选择高压送电线路路径时,应尽量避开雷电多发区或对防雷不利的地方;对于易受雷击的杆塔接地,要尽量降低接地电阻。

   (2) 在选择避雷方式时也要充分考虑本地区的防雷经验及特点,选用合适的避雷方法;

   (3) 对于雷击多发区也应当减少大档距段的设计和在规程允许的范围内降低塔高。

   (4) 加强高压送电线路的验收。对于新投产的高压送电线路,做好高压送电线路的验收工作,抽查接地体的埋深是否符合规程的要求,射线长度是否达到设计的长度,接地体与接地引下线是否有可靠的电气连接,这些都是保证杆塔可靠防雷基础。  

  (5) 对已投运的线路,生产单位要加大对老旧线路的投资和改造力度,对运行中发现问题较多的线路、雷击频发区段,要集中人力、资金,尽快进行改造。

   5 结束语

   在总结了送电线路防雷工作存在的问题和如何运用好常规防雷技术措施的基础上,我们认为雷电活动是小概率事件,随机性强,要做好送电线路的防雷工作,就必须抓住其关键点。综上所述,为防止和减少雷害故障,设计中我们要**考虑高压送电线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点和土壤电阻率的高低等情况,还要结合原有高压送电线路运行经验以及系统运行方式等,通过比较选取合理的防雷设计,提高高压送电线路的耐雷水平。雷电活动是一个复杂的自然现象,需要电力系统内各个部门的通力合作,才能尽量减少雷害的发生,将雷害带来的损失降低到*低限度。