高压输电线路的防雷保护

高压输电线路的防雷保护

摘要：工业电气工程高压输电线路是指从发电厂输出的220千伏以下的高压电通过高压输电线路运输到更远的地方，满足更多人和企业的需求。随着社会经济的不断转型和发展，整体社会用电量不断地增加，尤其是工业电气工程施工过程中需要使用的工业用电设备较多，促使工业电气工程的用电功率越来越大，因此，在工业电气工程施工过程中，电气工程企业一定要特别重视对高压输电线路进行日常的维护和检修工作，同时，还要特别重视雷电袭击对高压输电线路造成的不可逆的损害，这些对电气工程的整体供电以及配电服务质量具有特别重要的作用。关键词：高压输电线路；防雷；保护1雷击对电气工程高压输电线路施工过程的影响在工业电气工程高压线路的施工过程中，由于高压线路经常是暴露在外界环境的，所以很容易受到外界自然环境的侵蚀以及损害。雷击对于高压线路的正常运行具有非常关键的影响。首先，在高压输电线路的施工过程中，遭遇到雷电侵袭时，会将雷电的大量电压都过渡到高压输电线路中，由于高压输电线路的最高电压是220kV，由于雷电所带有的能量是巨大的，对于高压输电线路而言是难以承受的，从而高压输电线路将会强制开启保护机制，致使高压输电线路的继电保护装置跳闸，从而强迫高压输电线路的开关断路，由于突发的断路情况会对高压输电线路造成不可逆的伤害。其次，雷电作用到高压输电线路中的时候，还可能会对高压输电线路周围的施工机械和设备造成一定程度的损失，还有可能对施工人员以及周边的人民群众的生命安全造成巨大的威胁，同时，高压输电线路发生雷击事故后，还可能发生二次事故，对人们的生命安全造成二度伤害。最后，强大的雷电的电流能量作用到高压线路上，会使得高压输电线路由于高温或者高压而发生熔融或者断裂现象，进而使高压线路由于雷电的高温以及高压作用而熔断或者断开，对于后续施工人员的维修工作造成严重的阻碍，从而加大工业电气工程对高压线路施工的维修成本，对电气工程企业的经济效益发展造成阻碍。2输电线路的防雷措施2.1防雷直击导线采取的措施是在输电线路上架设避雷线，目前高压输电线路架设避雷线在实际工程中被公认为防直击雷最行之有效的措施，也是防直击雷措施的首选措施。避雷线可以对雷电流进行分流，能够减少集中流入某一基杆塔的雷电流，进而会导致杆塔电位降低;此外，可以与导线产生耦合，降低导线上的感应过电压，同时还会对绝缘子串上的过电压予以削弱;对导线有屏蔽作用。2.2防闪络防闪络即防止雷击时发生或减少发生线路绝缘闪络，采取的方法有加强线路绝缘(提高绝缘子片数)、降低杆塔的接地电阻(提高耐雷水平);高土壤电阻率地区，若雷击事故频发，接地电阻又难以降低，此时可以在导线下方架设耦合地线，增强导地线之间的耦合系数，加装接地拉线并设置单独的接地装置以增强分流。其中，降低杆塔接地电阻提供耐雷水平进而防闪络是工程中最经济最实用的办法。工程中应予以优先考虑。对于加强线路绝缘，表面看起来简单，只是增加绝缘子片数即可，但是实施起来很困难，具有很大程度的局限性，不仅增加了绝缘费用，由于增加绝缘子会导致绝缘子串长度变长，杆塔的空气间隙变小，若想保证线路安全运行还必须增大杆塔的尺寸;杆塔尺寸变化，必然导致杆塔结构变化，杆塔需要重新设计，同时杆塔钢材用量必然升高，一般仅在落雷机会较多的大跨越高杆塔上使用(杆塔空气间隙有较大的余量)。增加绝缘子串长度后，线路雷击闪络率降低了，但存在的问题是线路绝缘与变电站设备绝缘配合可能出现冲突，即如果线路上雷电过电压不能沿着线路杆塔释放到大地而有效降低雷电流幅值，此时雷电流只能顺着线路侵入变电站，但是变电站电气设备雷电冲击绝缘水平较低远达不到抵抗雷电过电压的绝缘水平，故会对变电站内电气设备绝缘造成损坏。所以此方法应慎用。2.3防建弧线路遭受雷击发生闪络的时间其实非常短暂，保护装置来不及反应跳闸，此时若控制其不产生稳定的工频电弧，即能减少雷击跳闸率，可以采取的措施主要有2种:一种是在变电站内安装消弧线圈，另外一种措施是在线路上安装避雷器。变电站内安装消弧线圈，其作用是控制雷电过电压所引起的相对地冲击闪络不转变为稳定的工频电弧，从而达到降低建弧率和减少断路器跳闸次数的目的。线路上安装线路避雷器，避雷器安装时其实是与绝缘子串并联，雷击时避雷器工作导通，这样可以防止线路绝缘子发生冲击闪络，且避雷器能够自行关断进而切断工频电弧，从而降低雷击跳闸率。2.4防停电线路在遭受雷击后的补救措施，即绝缘瞬间闪络保护跳闸，此时由于闪络时间较短，绝缘能够自动恢复，因而可以采取重合闸的方式予以补救。若是雷击引起的瞬间故障则线路合闸成功继续供电，若变电站电源线路是同塔双回线路还可以采取不平衡绝缘的方式，即在发生雷击时牺牲一回线路来保证另外一回线路的运行。2.5合理控制线路档距当杆塔受到雷击时，雷电波会沿着导线传播，从杆塔传播到塔基需要一定时间，因此，若线路档距不同，则对线路的耐雷水平也会产生不同影响。当线路档距较小时，由于避雷线向相邻杆塔分流的雷电流较多，线路避雷器残压对相邻杆塔上绝缘子串作用电压能够形成钳制作用，因此，线路耐雷水平处于较高状态；当线路档距增加时，避雷线的分流作用明显下降，无法及时分流雷电流，同时，钳制作用也明显减弱，因此，线路耐雷水平受到明显影响。综上所述，合理控制线路档距也能在一定程度上保障线路耐雷水平，降低绕击跳闸事故发生率，保护输电线路运行安全。2.6架设避雷线架设避雷线是输电线路防雷设计的基本措施。避雷线一般位于塔顶导线之上的位置，可对导线起到很好的屏蔽作用。高电压等级输电线路一般架设双侧导线，形成对导线较小的保护角，能有效屏蔽雷电绕击。而对于110kV及以下电压等级，由于杆塔较低且导线与避雷线间距较小，一般架设单根导线就可以有效防止雷击。2.7安装可控放电避雷针相关研究表明，雷云对地表物体的放电方式有两种，分别是上行雷闪与下行雷闪，当发生上行雷闪时，电流幅值相对较小，平均值在7kA以下，陡度较低，不超过5kA/μs，一般不会造成绕击跳闸事故。当发生下行雷闪时，电流幅值相对较大，平均值超过40kA，且陡度较高，在30kA/μs以上。上行雷闪所产生的上行先导对地表物体能够起到屏蔽作用，从而降低雷云放电时物体上的感应过电压。而可控放电避雷针正是利用该原理，使避雷针的针尖所处电场强度在特定条件下极高，从而快速产生放电脉冲，引发上行雷闪放电，而上行雷闪不会造成绕击跳闸事故，即可达到保护线路目的。总之，高压输电线路是工业电气工程施工过程中最重要的关键环节，对于促进我国经济发展具有非常重要的作用。所以，工业电气工程在施工过程中，要特别重视对高压输电线路进行及时的检修和维护，及时发现高压线路工程中出现的各种问题和不足。例如，高压线路设计不合理以及工作人员不能及时地对高压线路进行检查和维护管理等情况，进而提出针对性的建议和措施，根据实际的电气工程高压线路施工情况，采用符合规定和要求的防雷设置，对其进行及时的检修和维护，有效减少电气工程中雷击事故的发生，降低事故发生的可能性和后果严重程度，有效提高电气工程高压线路施工的安全性，进而有利于电气工程能够更好地为社会提供优质的供电服务，促进社会和谐稳定地发展和进步。Reference：［1］关志成，朱英浩，周