(云南电网有限责任公司临沧供电局云南临沧677000)
摘要:输电线路是电力系统的大动脉,担负着将发电厂产生和经过变电站变压后的电力输送到各地区用电中心的重任。架空输电线路雷击事故在输电线总的故障事故中占有很大的比重,为了保证输电线路安全稳定运行,对如何提高输电线路的耐雷水平的研究具有重要的意义。文章首先对影响输电线路耐雷水平的因素作了一定的分析,并对提高输电线路耐雷水平提出了针对性的技术措施,以此来保证电网输电线路的合理运行。
关键词:输电线路;耐雷水平;技术措施
耐雷水平是指雷击线路时,其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值,各电压等级线路应有的耐雷水平如表1所示。由于输电线路多处山岭旷野,遭受雷击的机会很多,因雷击引起的输电线路跳闸的事故频繁发生,对电网的安全稳定运行构成了极大的威胁。一直以来,寻求有效的线路防雷保护措施,以降低电网中事故的发生频率,一直是世界各国电力工作者关注的课题。
1.110kV~500kV输电线路雷击事故发生的原因
1.1杆塔接地电阻值。升高时影响输电线路耐雷水平的又一个重要因素。杆塔在遭受雷击之后,因为输电线路和避雷线路的波阻抗要显著大于杆塔的接地电阻,所以相当比例的雷电电流在经过杆塔而最终流入到地下,只有比较少的雷电电流会在避雷线路的引导下流向附件的杆塔。一般为了提高计算出输电线路防雷性能的准确数值,通常采用多波阻抗模型。
1.2线路档距。线路档距对输电线路的耐雷水平有着比较明显的影响。杆塔在遭受雷击之后,雷电形成的电波会顺着输电线路进行传播。由于雷电波输出到下一个杆塔之前需要一定的时间。
1.3单避雷线保护是造成绕击事故的重要原因。特别是在山区里,单线屏蔽的范围有限,增加了绕击的概率。
1.4耦合地线的架设不合理,只在部分线路段架设耦合地线,雷击点转移,使耦合地线终端杆(即杆的一端有耦合地线,杆的另一端无耦合地线)成为相对薄弱点而遭雷击。
1.5线路避雷器的安装不合理。
2.110kV~500kV架空输电线路所采取的防雷技术措施
2.1架设避雷线(架空地线、OPGW光缆)、增装耦合地线。
沿全线装设避雷线目前为止仍然是110kV及以上架空输电线路最重要和最有效的防雷措施,它除了能避免雷电直接击中导线而产生极高的过电压以外,而且还是提高线路耐雷水平的有效措施之一。在110kV~220kV高压线路上,避雷线的保护角α大多取20°~30°;在500kV及以上的超高压输电线路上,往往取α≤15°。
2.2降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平和减少反击概率的主要措施。杆塔的工频接地电阻一般为10~30Ω,具体数值可按表2选取。
降低杆塔接地电阻的方法如下:
2.2.1使用降阻剂
接地极周围铺设降阻剂后,可以发挥好增大接地极尺寸,降低了接地极与周围介质之间的接触电阻,从而在一定程度上,降低杆塔接地的杆塔接地电阻。减阻剂在小区域集中杆塔接地,杆塔接地网络小,减阻效果是显著的。降阻剂是由几种化学物品构成的混合物,且具有良好导电性强电解质和水。这些强电解质和水被网状胶体所包围,网状胶体空隙又被水解胶体填充,使其不易与随地下水和雨水流失,从而能长期保持良好的导电功能。
2.2.2扩大接地网净面积
杆塔接地网的接地电阻是随着杆塔接地网面积的增加而下降的,因此采取增大地网面积的措施能有效降低杆塔接地电阻,但这种技术有利有弊,其缺点是会消耗大量的金属,会导致经济效益下降。
2.2.3外引接地
为了实现杆塔接地电阻下降的目的,可以在主杆塔接地网周边选取一处低土壤电阻率区域,使其与主接地网铺设的辅助接地装置相连。如果杆塔接地装置周围有良好的导电土壤和不容易上冻的河流和湖泊,就可以使用这个方法,经过测试,这种方法效果不错,缺点也是增加了成本。
除了以上三种能够有效降低杆塔接地电阻的四种方法之外,采用深井接地法、自然接地法、局部换土法、装加地网法等措施也可以有效降低接地网的接地电阻。在选择杆塔接地网的降阻的方法时,需要根据当地气候的特点、地形、原有运行经验、土壤低电阻率条件等进行全面综合得分析,因地制宜得选择合理的方法。这既可以保证设备线路的正常运行,还可以避免接地装置工程投资过高。
2.3安装线路氧化锌避雷器
安装线路避雷器,使线路绝缘子与其并联,改善安装线路的耐雷水平,并能够起到保护绝缘子的作用,使之免于遭受雷击。在安装避雷器时,明确容易雷击部位,然后选择合理的避雷级别。在一般情况下,线路避雷器的安装应根据下面的原则方法进行:
(1)在安装避雷器时,在防雷设计时应该选择雷较多的地区和容易受到雷击线路中遭受雷击的频率最大的塔。
(2)确定安装数量:安装易绕击相,基于绕击数确定数量,从而提高杆塔的耐雷水平和减少跳闸次数。
2.4加强线路绝缘
增加绝缘子串的片数、增加单片绝缘子爬距、增大塔头空气间距等等,这样做虽然能提高线路的耐雷水平,但实施起来会有相当大的局限性。一般优先考虑采用降低接地电阻的办法。
2.5装设自动重合闸装置
由于线路绝缘具有自恢复功能,大多数雷击造成的冲击闪络和工频电弧在线路跳闸后能迅速去电离,线路绝缘不会发生永久性的绝缘劣化或损坏,因此装设自动重合闸的效果很好。
2.6不平衡绝缘法
在同杆塔架设的双回线路中,为避免线路雷击时双回路同时闪络跳闸而造成完全停电的严重局面,当采用通常的防雷措施无法满足要求时,可再采用不平衡绝缘方案,即使一回路的三相绝缘子片数少于另一回路的三相,这样在雷击线路时,绝缘水平较低的那一回路将先发生冲击闪络,甚至跳闸、停电。这就保护了另一回路继续正常运行,不致完全停电,以减少损失。
3结论
综上所述,提高110kV~500kV架空输电线路耐雷水平的技术措施主要有降低杆塔接地电阻、全线假设避雷线、在线路中安装氧化锌避雷器、加强绝缘、装设自动重合闸装置和不平衡绝缘等方法,通过这些技术措施的实施,能够尽可能的减少线路雷害事故的次数和损失,提高电网的稳定性,为广大用户的提供可靠的供电保障。
参考文献
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