输电线路的防雷保护问题研究1(1)

1、输电线路的防雷保护问题研究【摘 要】随着我国经济水平的不断进步和电力系统整体水平的不断提升，在高压输电线路的运行过程中综合防雷技术应用得到了越来越广泛的应用。架空输电线路和雷击跳闸一直是困扰安全供电的一个难题，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故1/3或更多, 给人们生产、生活安全带来了一定的影响。因此，寻求更有效的线路防雷保护措施，一直是电力工作者关注的课题。文章从对防雷技术入手，对高压输电线路综合防雷技术的应用进行了探究和分析。也通过对雷击线路的危害的分析，提出各种改善线路雷电性能的措施，结合多年运行实践经验提出了防范保护措施。 【关键词】高压输电线路 雷击跳闸 &

2、#160;综合防雷技术  保护措施 一、前言  按结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。从发展过程看，输电电压等级大约以两倍的关系增长，当发电量增至4倍左右时，即出现一个新的更高的电压等级。通常将35220KV的输电线路称为高压线路（HV），330750KV的输电线路称为超高压线路（EHV），750KV以上的输电线路称为特高压线路（UHV）。目前为止，国内大部分输电线路还是为高压输电。在电力系统中高压输电线路作为及其重要的组成部分在居民用电、生产用电上都有着极为重要的作用。但是在雨季中，雷电现象的出现会对高压输电线路的安全性产生较大影响。因此在这

3、种前提下对高压输电线路综合防雷技术的应用进行合理的探究与分析就具有极为重要的现实意义。线路的防雷治理问题，在电力同行业中一直是老大难的问题，因线路走向、局部地形、土壤电阻、气象条件、施工质量、运行维护等等因素，线路的防雷工作难度更大，现就近几年对110kV输电线路的防雷治理方案进行简要分析和探讨。从分析输电线路雷击跳闸事故的经验和有关研究人手，提出改善和降低雷击跳闸率的防范措施。一、1.1防雷技术概述  在高压输送线路运行过程中防雷技术的合理运用能够有效提升其安全性和运行效率。这主要体现在防雷基本原则和防雷具体措施上。从以下几个方面出发，对高压输电线路中的防雷技术进行了概述

4、。1.2防雷基本原则防雷基本原则顾名思义就是工作人员在开展防雷工作时所应遵循的基本原则。通常来说较为泛用的防雷基本原则主要包括防止绕击发生、防止反击发生、防止雷击闪落后建立工频短路电弧、避免线路断电现象出现、特殊杆塔的合理保护等内容。工作人员在防雷工作中应当注重防雷基本原则的有效遵循。例如在架设避雷线路的过程中应当注重电压的合理提升，因为在避雷线路的电压越高，其防雷效果就相对越好。通过这些防雷基本原则的运用工作人员可以为防雷技术的运用奠定良好的基础和前提。1.3防雷具体措施防雷具体措施对于防雷技术应用的重要性是不言而喻的。由于高压输电线路的防雷设计其主要目的在于更好的提升高压输电线路的防雷性能

5、并且有限降低高压输电线路的雷击跳闸率。工作人员在防雷具体措施的选择和应用过程中应当注重综合考虑电力系统的运行方式和线路电压等级的重要程度线路经过地区雷电活动的强弱。除此之外，高压输电线路所在地的地形地貌特点和土壤电阻率等自然条件也会对防雷具体措施的选择和应用产生较大的影响。因此工作人员在防雷具体措施的选择过程中应当确保考虑的全面性从而促进高压输电线路防雷性能的有效提升。二、高压输电线路防雷技术  通常来说高压输电线路防雷技术的应用能够促进高压输电线路的运行显得更为安全和可靠。高压输电线路的防雷技术的具体措施：降低杆塔接地电阻、线路装设避雷器、架设钢合地线、选取合适的绝缘方式。以下从雷

6、击原因分析、直击事故的有效减少、大跨距杆塔防雷、防雷改造的合理进行等方面出发，对高压输电线路防雷技术进行了分析。2.1雷击原因分析  雷击原因分析是高压输电线路防雷技术应用的基础和前提。通常来说在高压输电线路的雷击原因分析过程中工作人员需要首先考虑到保护角的地线与边导线之间的保护角差距，并且由于垂直平分线斜率增加时雷击的绕击区会有所增加并且会间接增加雷击的绕击次数。因此在雷击原因分析过程中工作人员应当注重计算工作的有效进行。除此之外，由于高压输电线路的杆塔箱达到一定高度时地面带来的雷电屏蔽效果就会收到较大削弱，因此在考虑雷电原因时工作人员也应当将高压输电线路的杆塔高度考虑在

7、内。另外，高压输电线路自身绝缘性的好坏也会很大程度上影响雷击现象发生的概率，因此在进行雷击原因分析过程中工作人员也应当将这一因素考虑在内。2.2直击事故的有效减少直击事故的有效减少对于高压输电线路防雷技术应用的重要性是不言而喻的。对于我国得到广泛应用的220 KV/66KV高压输电线路而言，感应雷国电压现象造成的安全影响是较为有限的，因此对于高压输电线路防雷技术应用而言直击事故的有效减少是其应用的要点。通常来说直击雷主要分为绕击雷和反击雷等不同形式。我国大部分高压输电线路绕击雷耐性远远低于其反击雷耐性水平。因此在高压输电线路防雷技术的应用过程中工作人员应当尤其注重绕击雷防御并且使高压输电线路能

8、够承受住反击雷的考验，从而在此基础上有效减少因直击雷造成的跳闸事故。除此之外，在直击事故的有效减少过程中工作人员应当对幅值较低的弱雷也有着较好的认识，通常来说弱雷对于避雷线与杆塔的吸引力往往不如直击雷大，但是弱雷却能够避开高压输电线路的杆塔和避雷线的防护面绕击于输电线路的导线上。并且当弱雷的幅值超过高压输电线路的耐雷击水平时，将会导致雷击跳闸现象的出现。因此，面对这一问题时工作人员应当注重将引起跳闸现象的弱雷引到事先设置好的避雷线或着杆塔上，从而避免了绕击发生的基础上有效较少了反击现象的出现，最终促进了高压输电线路耐雷水平、屏蔽雷电、雷电分流、雷电绝缘等水平的有效提升。2.3杆塔存在的隐患问题

9、  杆塔是架空输电线路中用来支撑输电线的支撑物，其多由钢材或钢筋混凝土制成，输电线路中钢筋硂杆主要通过内部钢筋与横担、接地装置。由于钢筋硂钢经过长时间运行后，水泥钢将出现裂纹，风化现象，当遭受雷电直击时，闪电瞬间通过杆内钢筋产生过热会引发水泥钢爆裂，或者雷电通过拉线，就会引起拉线发热、机械强度下降的现象发生，将会引发倒杆事故。2.4大跨距杆塔防雷大跨距杆塔防雷是高压输电线路防雷技术应用的关键环节。由于在高压输电线路的运行过程中雷击问题导致的跳闸和停电的修复难度较大，并且修复施工的高度较高，因此在高压输电线路的防雷过程中工作人员应当注重大跨距杆塔防雷的有效进行。这一防雷措施是

10、根据雷击对跨越塔过高压的分析并且在此基础上降低杆塔的接地电阻从而有效补偿其在防雷方面的不足。在大跨距杆塔防雷过程中工作人员应当确保其电阻率大于2200M,并且接地电阻在20M以内，从而更好地增加绝缘子并且提高杆塔的绝缘水平，最终促进高压输电线路防雷技术的有效运用。2.5防雷改造的合理进行  防雷改造的合理进行能够促进高压输电线路整体防雷能力得到有效提升。在进行防雷改造的过程中工作人员应当首先进行相应的实地考察并且在此基础上分析并且选择相应的防雷改造措施。例如在防雷改造过程中工作人员可以对接地电阻值偏高的杆塔进行合理的地网改造。并且通过安装线路避雷器、安装线路型可控放电避雷针

11、等措施来提升高压输电线路的雷电耐性。除此之外，在防雷改造的合理进行过程中工作人员应当通过相关统计数据的分析来改变杆塔的接地电阻值和电压值，并且在此基础上安装可控放电避雷针和氧化锌避雷器，最终通过这些防雷改造的进行使得高压输电线路的防雷效果更为显著。三、杆塔避雷线保护角问题 因目前线路的避雷线为多为单股架设，其避雷保护角经计算各种塔型平均都大于25°以上，加上运行年限太长，避雷线锈蚀情况较严重，所以对运行年限长，锈蚀较严重的避雷线进行更换，主要对重雷区只有单避雷线的进行单改双整改，并因受力荷载问题要更换部分杆塔和塔头，以减小避雷线对导线的避雷保护角，全部控制在20°

12、以内，改善避雷线的屏蔽保护作用，避雷线单改双改造后杆塔避雷线保护角效果见表1。   据查现110kV线路的避雷线与杆塔挂点的连接金具间的连接均为点接触，而非面接触，相互之间的接触面只有12cm左右，在有雷电流经过的时候，其接触点的电阻值瞬间会陡升，非常不利线路遭受雷击后的雷电流泻流，针对以上情况考虑线路泻流的通道问题，在每基杆塔避雷线挂点处与杆塔的主材之间加增一根泻流引下线，将大大改善线路雷电泻流通道畅通和耐雷水平的提高。   改善加强线路避雷线、杆塔部分的泻流通道的连接。线路接地体对土壤的阻值大小，是线路落雷后泻流通畅与否、保证线路

13、能否安全运行不会因雷击跳闸的重要环节。为此，除了保证每一基杆塔的接地体从设计到施工保证质量以外，把每一耐张段两尽头杆塔的接地体进行加强改善，由原设计的9I10盘元改成9I12或增埋或更换成L45扁钢，并在施工中对开挖深度、回填过程严格按要求进行施工，以改善接地体与土壤的接触面积和电阻，这样，使线路的每一耐张段形成一个相对独立的单元接地网，大大提高了线路的耐雷水平。   为了加强线路与避雷线的耦合系数，降低雷击线路的绕击率，在线路走向许可的情况下，在杆塔横担以下与边导线夹角小于20°的距离设挂点架设1根耦合地线，以有效增大导、地线间耦合系数，减少等值波阻抗

14、，增强雷电分流作用。   通过以上技术改造方案的改造及实施，线路的各项指标都上升了一个大的台阶，线路的防雷水平和设备综合指标等都有了比较明显改善和提高，如110kV莲观线从20042005年l0月近2年未发生一次雷击跳闸事故，设备各方面运行状况良好。四、防输电线路直击雷   采取的措施是沿线路装设避雷线。避雷线防雷电是通过防护对象的制高点向另外制高点或地面接引金属线的防雷电。根据防护对象的不同避雷线分为单根避雷线、双根避雷线或多根避雷线。可根据防护对象的形状和。避雷线   一般采用截面积不小于35平方毫米

15、的镀锌钢绞线。它的防护作用等同于在弧垂上每一点者黾一根等高的避雷针 架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本讯最橄的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压；对导线的屏蔽作用还可以降低导线匕的感应过电压。通常来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好。而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。因此，110kV及以上电压等级的输电线路都应全线架设避雷线。 五、跳闸后迅速补救损失   防输电线路停电，就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。采取的措

16、施是装设自动重合闸、双回路线路采用不平衡绝缘方式等。   装设自动重合闸。在一定的运行条件下，线路雷击跳闸是不可避免的，但应限制在一定范围内。重合闸装置是作为线路防雷的一项重要措施，提高重合闸装置动作的可靠性，可有效地保证雷击跳闸后的供电可靠性。   双回线路雷击同时跳闸次数约占总雷击跳闸次数的70%，为此应尽量减小雷电反击造成的同塔双回线路同时跳闸率(雷电绕击因雷电流较小，一般不会造成双回线路同时跳闸)，可在原有同塔双回线路杆塔上采用不平衡绝缘方式，即在其中一回线路中增加2片绝缘子，来提高该回线路的耐雷水平，而另一回线路保持原有绝缘

17、水平不变。这样，雷击杆塔时弱绝缘的一回线路先闪络，闪络后的导线又相当于地线，增加了对强绝缘回路导线的耦合作用，进一步提高强绝缘回路的耐雷水平，使其不跳闸，保证线路的连续供电，提高双回线路的供电可靠性。   输电线路常规的防雷保护措施仅能部分的减少线路雷击跳闸次数，为大幅度降低或消除线路雷害事故，必须采取更有效的新措施。线路遭受雷击既然是不可预测，不可避免的，那么我们应顺其自然，以疏导为主，对于l10KV输电线路的特殊区域，应满足设计规程所要求的接地电阻和耐雷水平，必要时要进行校验，以便选择适当的保护措施。 六、结语  高压输电线路中的避雷设计都不是一次设计就能永远都保证输电线路可以避免雷电的损坏，在高压输电线路架设完工之后是需要对输电线路中的避雷系统进行定期的检修、改进、保养的，这样才能够在雨季的时候，当云层放电的时候，避雷系统发挥它的作用。输电线路在雨季能正常运行。高压输电线路从架设初期，就应该对线路各路段的环境情况进行定期的记录，建立档案，这样才能随时根据具体的数据对输电线路的避雷措施进行改进。 随着我国国民经济整体水平的不断进步和电力系统发展速度的不断加快，在高压输电线路运行过程中综合防雷技术的应用取得了良好的实践效果。因此工作人员在高压输电线路防雷工作的开展过程中应当