高压输电线路防雷措施探讨(修改).doc

.绪论输电线路是电力系统的大动脉，它将巨大的电能输送到四面八方，是连接各个变电站、各重要用户的纽带。输电线路的安全运行，直接影响到了电网的稳定和向用户的可靠供电。因此，输电线路的安全运行在电网中占据举足轻重的地位，是实现“强电强网”的需要，也是向工农业生产、广大人民生活提供不间断电力的需要由于我国地处温带（部分地区属于亚热带气候），所以雷电活动比较强烈。漫长的输电线路穿过平原、山区、跨越江河湖泊，遇到的地理条件和气象条件各不相同，所以遭受电击的机会较多。据统计，我国电力系统各类事故、障碍统计中，输、配电线路的雷害事故占有很大的比例。由于输电线路对于保“网”的重要地位，如何减少输电线路的雷害事故成为电力系统安全稳定运行的一项重要课题。 输电线路雷害事故引起的跳闸，不但影响电力系统的正常供电，增加输电线路及开关设备的维修工作量，而且由于输电线路上的落雷，雷电波还会沿线路侵入变电所。而在电力系统中，线路的绝缘最强，变电所次之，发电机最弱，若发电厂、变电所的设备保护不完善，往往会引起其设备绝缘损坏，影响安全供电。由此可见，输电线路的防雷是减少电力系统雷害事故及其所引起电量损失的关键。做好输电线路的防雷设计工作，不仅可以提高输电线路本身的供电可靠性，而且可以使变电所，发电厂安全运行得到保障。关键字：输电线路 防雷 雷击 摘要：文章通过对雷击放电过程的分析以及高压送电线路雷击跳闸产生的原因，在进行线路防雷工作时，提出一些合理的防雷方式，以提高送电线路耐雷水平。1.防雷设计1.1防雷设计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，只要运用的好，仍然是可以信赖的。对已投入运行的线路，应结合地区的地貌、地形、地质以及土壤状况和接地电阻的合理水平给出正确的评价，找出可能存在的薄弱环节或缺陷，因地制宜地采取措施。1.2防雷设计方法目前，我国输电线路防雷设计主要有以下几个方面：1 理选择线路路径；2 设避雷线；3 低杆塔接地电阻；4 部分地段装设避雷器；提高线路整体绝缘水平。这几种方法在目前的输电线路防雷设计中运用得非常多，在线路路径受地形和投资限制，选择范围不大的情况下，架设避雷线，降低杆塔接地电阻、装设避雷器、提高线路绝缘水平成为防雷设计的主要方法。避雷线、杆塔接地电阻、避雷器、线路绝缘的设计标准在各类规程和技术规范都有较为详细的阐述。在选择设计输电线路的防雷设施时，应按照当地的累点活动情况、系统的中性点接地方式、输电线路的绝缘情况、有无自动重合闸或备用自投装置、负荷的重要程度等各项条件来综合考虑，并按照技术经济比较的结果来做出决定采用最佳保护方案。在输电线路防雷设计中，必须紧密结合当前电力生产和建设中的课题，不断收集和积累各种数据和资料，经常总结防雷保护工作中的经验教训，提出新的更加有效地保护技术措施，制造相应的保护装置，以满足不断发展的电网要求。输电线路防雷保护工作必须一切从实际出发，要充分听取各种意见，科研、设计、施工和运行部门应紧密结合，通力协作，根据当地雷电活动情况和电力网的具体特点等，进行充分的技术经济论证，保证防雷保护的设计方案技术先进、方案合理。2.雷击跳闸分析 高压输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%冲击放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压输电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，在进行高压输电线路设计时，我们选择防雷方式首先要明确高压输电线路遭雷击跳闸原因。2.1高压输电线路绕击成因分析 根据高压输电线路的运行经验、现场实测和模拟实验君证明，雷电绕击率(lgPa)与避雷线对边导线的保护角()、杆塔高度(h)以及高压输电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。对山区的杆塔，我们的计算公式是：lgPa=3.35 山区高压输电线路的绕击率约为平地高压输电线路不可避免会出现大跨越、大高差挡距，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他线路更容易遭受雷击。2.2高压输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输电线路绝缘闪络电压值，即UjU50%时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。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、加强高压输电线路绝缘都可以提高高压输电的耐雷水平。在实际设计中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rch和提高耦合系数的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。Ij=U50%绝缘子串（或塔头带电部分与杆塔构件的空气间隙）的50%冲击放电电压。k导线和架空地线的耦合系数k0导线和地线间的几何耦合系数杆塔的分流系数Rch杆塔的冲击接线电阻，Lgt杆塔电感，Hhd杆塔对地平均高度，mhk杆塔横担对地高度，mhg杆塔高度，mhb避雷线对地平均高度，m3.高压输电线路设计防雷措施 大量运行经验表明，线路遭受雷击往往集中于线路的某些地段。我们称之为选择性雷击区，或称为易击区。线路若能避开易击区，或对易击区线段加强保护，则是防止雷害的根本措施。实践表明，下列地段易遭受雷击：雷暴走廊，如山区风口以及顺风的河谷和峡谷等处；四周是山丘的潮湿盆地，如杆塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽地、森林或灌木、附近又有蜿蜒起伏的山丘等处；土壤电阻率有突变的地带，如地质断层地带，岩石与土壤、山坡与稻田的交界区，岩石山脚下有小河的山谷等地，雷易击与低土壤电阻率处；地下有导电性矿的地面和地下水位较高处；当土壤电阻率差别不大时，例如有良好的土层和植被的山丘，雷易击于突出的山顶、山的向阳坡等。高压输电线路的绝缘水平 高压输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，保证高压输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。特别是玻璃石熔融体，质地均匀，烧伤后的新表面仍是光滑的玻璃体，仍具有足够的绝缘性能，所以设计中我们要多考虑采用玻璃绝缘子。降低杆塔的接地电阻 高压输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，这是提高高压输电线路耐雷水平的基础，是最经济、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。增设耦合地线 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，从而提高高压输电线路的耐雷水平。适当运用高压输电线路避雷器 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输电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。目前在全国范围已使用一定数量的高压输电线路避雷器，运行反映较好，但由于装设避雷器投资较大，目前只能根据特殊情况少量使用。 采用中性点非有效接地方式 多年来的运行经验表明，在电力系统中的故障和事故，至少有60%以上是单相接地。但是，当中性点不接地的电力系统中发生单相接地故障时，仍然保持三项电压的平衡，并继续对用户供电，使运行人员有足够时间来寻找故障点并作即使的处理。35kV及以下电力系统中采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。这样可以补偿流过故障点的短路电流，使电弧能自行熄灭，系统自行恢复到正常工作状态，降低故障相上的恢复电压上升的速度，减小电弧重燃的可能性，使雷击引起的大多数单相接地故障能够自动消除，不致引起相间短路和跳闸。而在二相或三相落雷时，由于先对地闪络的一相相当于一条避雷线，增加了分流和对未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的电压下降，从而提高了线路的耐雷水平和线路供电可靠性。因此，对35kV线路的钢筋混凝土杆和铁塔，必须做好接地措施。装设自动重闸装置 由于线路绝缘具有自恢复性能，大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。因此，安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果。据统计，我国110kV及以上的高压线路重合闸成功率达75%-95%，35kV及以下的线路成功率约为50%-80%.规程（SDJ7-79)要求：“各级电压线路应尽量装设三相或单相自动重合闸”。因此，各级电压等级的线路均应尽量安装自动重合闸装置。加装线路自动重合闸作为线路防雷的一种有效措施，在线路正常运行中和保证供电可靠性上都发挥了积极的作用，但应对瞬时故障加强巡视，分析和判断，并及时予以查清处理，防止给线路安全运行留下隐患。合理选择输电线路绝缘配合 绝缘配合要综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种电压（工作电压及过电压）、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐受特性，合理地确定设备必要的绝缘水平，以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失，达到在经济和安全运行上总体效益最高的目的。 4.输电线路设计注意事项作为线路运行检修部门，我们希望在进行输电线路设计时还应该注意以下几点：在选择高压输电线路路径时，应尽量避开雷电多发区或对防雷不利的地方；对易受到雷击的杆塔接地，要尽量降低接地电阻。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。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。加强高压输电线路的验收。对于新投产的高压输电线路，做好高压输电线路的验收工作，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，接地体与接地引线下是否有可靠的电气连接，这些都是保证杆塔可靠防雷基础。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.结束语在总结了输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，要做好输电线路的防雷工作，就必须抓住其关键点。综上所述，为防止和减少雷害事故，设计中我们要全面考虑高压输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，还要结合原有高压输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，提高高压输电线路的耐雷水平。雷电活动是一个复杂的自然现象，需要电力系统内各部门的通力合作，才能尽量减少雷害的发生，将雷害的损失降到最低限度。参考文献【1】 宋守信主编.北京电力高等专科学校学报.世界图书出版公司，2012。【2】 陈景彦，白俊峰.输电线路运行维护理论与技术.中国电力出版社，2011。【3】 甘德辉.架空输电线路的防雷.农村电气化，2000【4】 胡毅.输电线路运行故障分析与防治.中国电力出版社，2007【5】 沈培坤，刘顺喜.防雷与接地装置.化学工业出版社，2009【6】 马鞍山供电公司.架空输电线路安全运行规程.2012附录一特殊情况下的防雷措施1.对线路交叉跨越档的保护 3kV及以上同级电压线路相互交叉或与较低电压线路、通讯线路交叉时，交叉档一般采取下列保护措施。交叉档两端的钢筋混凝土杆或铁塔（上、下方线路共4基），不论有无避雷线，均应接地。25kV及以上电力电缆线路交叉档两端为木杆或木横担钢筋混凝土杆且无避雷线时，应装设管型避雷器或保护间隙。与3kV及以上电力线路交叉的低压线路和通信线路，当交叉档两端为木杆时，应装设保护间隙。如交叉点距最近杆塔的距离不超过40m，则可不在此线路交叉档的另一杆塔上装设交叉保护用的接地装置、管型避雷器或保护间隙。2.对大跨越档的保护 大跨越的绝缘水平不应低于同一线路的其他杆塔。全高超过40m有避雷线的杆塔，每增高10m，应增加一片绝缘子。避雷线对边导线的保护角，330kV及以下线路不应大于 ，500kV线路宜小于 。当土壤电阻率大于 ，也不宜超过 。全高超过100m的杆塔，绝缘子数量应结合运行经验及通过雷电压过电压的计算来确定。 未沿全线架设避雷线的35kV及以上新建线路的大跨越段，宜架设避雷线。对新建或无避雷线的大跨越档，应装设管型避雷器或保护间隙。新建线路应增加一片绝缘子。 根据雷击档距中央避雷线时防止反击或防止建立稳定工频电弧的条件，大跨越档导线与避雷线间的距离应按避免反击及避免建立稳定工频电弧的公式进行计算，病区最小值。附录二1.实习岗位介绍从开始实习到现在已经有四个多月的时间了，目前我被安排到输电运检工区带电班，顾名思义，带电班所从事的都是带电运行检修班组的主要工作包括巡线和清障，同时也要对新建线路进行GIS数据采集，因为从事带电作业，因而班组所使用的是电力线路第二种工作票或者带电作业工作票。2.实习小结与体会班组的主要工作可概括为“巡线”和“清障”，可这两个词里面所包含的信息量却是巨大的。先从巡线来说，师傅第一次带我外出巡线是在宁芜高速边的一座山上，为了巡这一基杆塔，师傅带着我走了好几公里，师傅对我说，虽然在安规和巡线手册关于线路巡视这一块有很详细的介绍，但是结合现今班组的人手和所拥有的线路，想一个个巡完是不现实的，因此在巡线时要具有针对性，等我们以后正事工作了也会分到属于自己的线路，第一次巡线时不要怕辛苦，一定要自己沿着线走一遍，记下来每基杆塔的大致信息，比如附近有什么特殊建筑啊，在哪条路上啊，农村的话有没有塘，如果需要绕路应该怎么走比较方便，这些在第一次巡线时就要弄清楚。有一次和师傅外出去巡线，有几基杆塔附近在进行宁芜高铁的建设工作，师傅说像这种情况就要多跑跑，以防他们在施工过程时的误操作导致杆塔基础被破坏。师傅说，如果第一次巡线时很认真，不怕辛苦，这样可以为以后省很多事情，对于一般杆塔巡线时，我们一般查看接地线和沿线的环境就行，不过在不同的季节，所巡查的重点也是有所区别的。我刚过来实习时快过年了，师傅说这时候巡线除了要检查接地线之外，还要留心一下塔材是否完好，有些不法分子到过年前想“捞外快”了，保护帽是否完好。过完年是春天了，这时候需要查看沿线的树枝是否对线路的安全运行产生影响，如果有影响则需要申请锯树。在锯树前需要填写工作票，申请高架车，并要准备好合格的工器具。锯树前，由工作负责人（我们班长担任）向我们交待注意事项并给我们分配任务，他则对我们进行监督（并不参与现场工作），在挂接地线和装设遮拦时，师傅说这两个顺序可以颠倒，但前提是高架还没有把人送到高空进行作业。第一次外出作业（正常巡线除外），特别是这种需要工作票的情况下，让我对当初在校内学习时工作票的理解有了很大程度的提高。清障除了树障之外，最主要的就是鸟窝了