【220KV电网输电线路施工的防雷措施研究】【论文】

220KV电网输电线路施工的防雷措施研究目录TOC\o"1-2"\h\u19111220KV电网输电线路施工的防雷措施研究 19077摘要 124345关键词：配电线路；防雷措施；线路架设 112658一、绪论 125679二、220KV电网输电线路雷击断线故障分析 224816（一）雷击断线机理分析 212948（二）雷击断线原因分析 24479三、220KV电网输电线路防雷措施优化 314820（一）运用线路型避雷器实现防雷 328465（二）减小杆塔接地阻抗实现防雷 42567（三）架设耦合地线实现防雷 530400参考文献 6摘要在进行高压输电线路设计的时候，防雷接地设计是其中的重要内容。而在电力系统中，220kv电网输电线路又是其中的重要组成部分。因此，加强220kv电网输电线路防雷具有重要意义，可增强220kv高压输电线路的安全性。本文主要对220kv电网输电线路防雷技术进行了研究，并在此基础上对如何提升220kv电网输电线路防雷进行了探讨，以期220kv电网输电线路的安全性得到显著提升。关键词：配电线路；防雷措施；线路架设一、绪论雷电是一种大自然现象，由于其所具有的的高电流特殊性，会产生极大的破坏性，设备一旦被击中的话会发生损坏，不仅仅造成经济的损失，严重的话还会造成人员的伤亡，所以我们要从原则上面进行预防雷击的防雷保护设计，这样才能减少雷电对我们生产生活的损害，将经济损失降至最低并且保障人身安全。目前国内大部分配电线路仍采用装设避雷线、降低杆塔接地电阻、装设自动重合闸装置等方式防雷。虽然电力部门为了提高低压配电网线路的耐雷水平，已经做了大量投入，但是结果却与预期相差甚远，配电线路因雷击而跳闸的事故频发。因此，本文首先阐述了国内220KV电网输电线路主要采取的防雷措施，分析现有防雷措施的不足，研究导致配网雷击事故诱因，对提高1220KV电网输电线路供电可靠性与保障电网安全稳定运行具有重要意义。二、220KV电网输电线路雷击断线故障分析（一）雷击断线机理分析1.电磁场角度分析雷电会使输电线路上空形成带电云层，进而在线路上产生感应电荷，如果线路上空带电云层中的电荷不是均匀分布的，则不会造成影响；若带电云层中的电荷呈均匀分布，则会在大地与云层之间的空气介质形成一个均匀电场。分布在其中的金属芯导线绝缘层外表会在均匀电场的作用下发生极化现象，进而导致其外表面产生感应电荷。虽然绝缘介质的击穿场强要远高于空气的击穿场强，但带电导线的电场强度受感应电荷的影响产生畸变，此时空气介质发生电离现象，使得雷电通过该放电通道进入带电导线，危害电力系统安全稳定运行。2.力学角度分析目前我国大部分地区配电网均采用铝制绝缘导线，但由于金属铝的熔点相对较低，雷击过电压产生的电弧温度高于金属铝的熔点，加之与电磁力与万有引力的影响，导致绝缘铝导线受雷击时容易发生断线事故。铝原子会在受雷击后温度升高进入一个特定的温度区间时，其结构极易受到外界冲击，进而使得铝导线出现不可逆的裂纹；随着工频持续电流产生的高温电弧灼烧，使得导线表面的裂纹逐渐加深，因此导线的物理强度进一步下降；加之高温电弧对导线的加热与地球引力的作用，使得铝制绝缘导线极易因雷击造成断线事故，严重影响配电网线路安全稳定运行。（二）雷击断线原因分析绝缘子在发生雷电灾害时，由于线路耐雷水平小于遭受的雷电强度高，而造成闪络。同时，由于闪络转瞬即逝，因此并不会引起线路跳闸。而当雷击造成的极大电流被分流后，由于工频持续电流作用于输电线路，进而产生持续短路电弧，从而击穿线路绝缘保护层，导致线路跳闸。国内配网线路大多采用非直接接地方式，雷击极易引起绝缘水平较低的线路产生对地闪络。220KV电网输电线路遭受雷击可分为两类情况：第一类是雷击导致一相线路对地短路，不过此时在工频电流影响下并不会触发保护动作跳闸，能够继续供电一段时间并等待检修人员前往维修；第二类是雷击闪络转变为稳定的工频持续电流，进而形成相间短路，此时的短路电流超过限值，线路保护动作跳闸。可以看出，线路雷击跳闸率受系统中性点运行方式和防雷性能的影响较大。前面分析过，线路发生雷击断线的事故中95%是绝缘线，这是因为绝缘线的绝缘层会限制电弧移动，造成固定位置的电弧灼烧形成断线。雷电冲击闪络过后，持续的工频短路电弧受位置固定的影响无法移动，而采用裸导线的架空线路则与其不同。裸导线受雷击发生闪络时，虽然工频持续电流会使得电弧起燃，由于受到电磁力的驱使，电弧会以裸导线表壳指向负荷电流的方向发生位移，而并不会只在导线上的某个特定位置发生燃烧反应，因此不会导致断线故障。三、220KV电网输电线路防雷措施优化（一）运用线路型避雷器实现防雷线路型避雷器主要是针对架空线路防雷的避雷器，一旦输变电线路被雷电击中，能够及时将雷电流分流，有效限制雷电流在可承受水平，从而提高线路的耐压水平，提升了防雷能力。与此同时，部分雷电流不可避免的流经线路，受到电磁耦合作用的影响，绝缘子能够因为导线与杆塔的电位差的减小而降低了闪络的概率，进一步提高了线路的供电可靠性。在架空线路与架空线路或者架空线路与电缆的分支点安装有线路型避雷器，能够更好的发挥避雷器的保护作用，扩大保护范围而不仅限于杆塔，以及改善之前线路型避雷器在实际生产运行中遇到的缺陷。同时，220kV线路接地电阻大于10Ω，或运行经验证明反击故障为主的线路（段）宜在三相均安装避雷器；否则，单回路可仅在两边相安装，同塔双回路可仅在两侧的上、中相安装。通过总结在实际生产运行中的经验，线路型避雷器对于瓷横担型和3片或4片型绝缘子串，因为它们会影响其在运行中的动作值，不利于提高动作可靠性。通过优化改进为5片型绝缘子串，能够有效解决这个缺陷。还可以通过增加可调式过电压保护间隙装置进行联合运行，一旦避雷器无法动作时能够及时预防事故的产生，同时也能对避雷器起到保护作用。（二）减小杆塔接地阻抗实现防雷配电线路发生雷击现象时，会形成雷电流，这个雷电流流入大地，过程中和分流有关。而在雷击杆塔的时候，雷电流入地的电流值与杆塔本身的接地电阻有很大关系。以大地为参考零电位，则只需要计算杆塔的塔顶电位。这个电位受杆塔周围土壤率的影响，以及杆塔的接地阻抗的影响。部分线路杆塔的接地阻抗数值超过正常值，因此要采取相关措施来降低其接地阻抗。常用的降低接地阻抗的方法有如下几点：（1）杆塔的冲击接地电阻由两部分构成，首先是位于杆塔上的工频接地电阻，再者是由估算得到的冲击系数，两者之积就是实际的冲击接地电阻。对于出现接地电阻数值超标的现象，常用水平外延接地的方式，通过降低工频接地电阻的同时，也能降低冲击接地阻抗的大小，达到所需要求。（2）杆塔的电位取决于周围的土壤率，对于有较低阻抗率的土壤深处，将接地极深埋或者是采用竖井型可以有效避免这个问题。（3）降阻剂可以降低阻抗率，普通的降阻剂达不到应有的效果时，使用高效膨润土降阻防腐剂，降阻性能更好。目前国内常使用降阻剂可以有效降低阻抗率，但是一般情况下会有一个范围，通常来说降阻剂的阻抗率低于0.135。降阻剂还有一个外在表现，当接触到水会膨胀，因为是和土壤接触，土壤截面也会变大。同时，降阻剂因其吸水和保水的特性，会间接的影响到土壤参数大小，进一步降低土壤电阻率。有些土壤的电阻率很高，为了达到降低土壤电阻率的目的，会使用降阻剂来降低其接地阻抗。相关的使用方法和注意事项如下图3.1所示。图3.1水平接地体施加降阻剂由图3.1可知，这个效果图由4层结构组成，分别是回填土，降阻剂，接地体，降阻剂共4层，并且按照从上到下的层次来排。第一步是先构造出一个挖槽，挖槽的最底部先铺上一层降阻剂，降阻剂的深度大概在30-40cm，接着第二层是水平接地体，直接铺在降阻剂的上方，然后进行焊接。在焊接完之后，在第二层上再铺上一层20-30cm高度的降阻剂，最后一层铺上回填土，值得注意的是，为了达到更好地效果，回填土要选用细土。其中，若所构造的挖槽的宽度是x，降阻剂的厚度是y，则x和y必须满足一定的要求，这个要求和土壤阻抗率以及所以要改变的接地阻抗有关。列如：设定一个土壤阻抗率为a（a<300），接地阻抗设为b（b=4），x、y的范围设定在15-30cm。改变土壤阻抗率的大小，若a>300，且b不大于1，此时x、y的数值会产生变化，变成20-40cm。由此可以看出这个方法可以达到所需要求。（三）架设耦合地线实现防雷地线与导线之间有耦合效应，雷击杆塔时，顶端会产生的感应电压，并且逐渐升高，因此绝缘子受到的冲击电压就会明显降低。所以，架设耦合地线是当无法降低或者较难降低杆塔接地电阻时的一个绝佳解决方案。与此同时，当有较大雷电流时，耦合地线能够将部分雷电流分流至杆塔的接地装置起到分流的作用，杆塔的接地阻抗越大，其效果越明显。另一方面，导线上的感应电压分量会因为耦合地线的架设而减少，是得益于杆塔与线路的电位的增大，从而对于线路防雷水平的提升很有帮助，大大提高了供电可靠性。综上所述，220kv电网输电线路防雷质量的好坏将会对输电线路的正常运行产生直接影响。因此，技术人员应该对220kv电网输电线路防雷技术加强研究，提高防雷的效果以及水平，保证220kv电网输电线路在正常工作以及运行时安全性得到保障。参考文献