架空线路遭雷击原因及防雷措施

作者:未知

  摘要:在电力建设中,雷击引起的架空输电线路跳闸故障也日益增多,不仅影响设备的正常运行,而且极大地影响了日常的生产、生活。为了减少架空输电线路的雷击故障,应取用各种综合防雷措施。本文对架空线路遭受雷击的原因进行了分析,并在次基础上探讨了防雷措施。
  关键词:架空线路;雷击;原因;措施
  1雷害的形式
  为了防止电气设备遭雷击而发生事故,通过对雷击区的确定,进而对架空输电线路采取针对性的防护措施,使其免遭雷击,或击而不闪,闪而不弧,从而保证电气设备的安全和稳定的供电。由雷击造成的事故称为雷害事故,雷击引起线路闪络,一般有两种形式。
  1.1反击
  雷电击在杆塔或避雷线上,此时作用在线路绝缘上的电压达到或超过其冲击放电电压,则发生自杆塔到导线的线路绝缘反击,其电压等于杆塔与导线间的电位差。雷击在杆塔时,最初几乎全部电流都流经杆塔及其接地装置,随着时间的推移,相邻杆塔参与雷电流泄放入地的作用愈来愈大,从而使被击杆塔电位降低。为此,除了要求提高架空输电线路的绝缘水平外,还应降低线路架空地线接地电阻。
  1.2绕击
  雷电直接击在相线上。电击的概率与雷电在架空线路上的定向和迎面先导的发展有关,若迎面先导自导线向上发展,就将发生绕击。绕击一般与导线的数目和分布、邻近线路的存在、导线在挡距中的弛度及其他几何因素等都有关系。为此.要求加强线路绝缘,降低杆塔的接地电阻,重雷区的线路需架设藕合地线等。对于35kV无架空地线的线路,雷击概率很高。当雷电流相当大时,则雷击电压过高,就近通过支持绝缘子对地放电,形成闪络,严重时会引起线路断线、绝缘子击穿等故障。
  2架空线路遭雷击原因及防雷指标
  2.1线路遭雷击原因
  (1)安全技术措施严重不足。相当部分配电线路设备未能按设计规范要求装设相应的防雷装置;同时还有部分10kV配电线路设备的设计未考虑防雷的安全技术措施或未根据地区特点采取相应的防雷安全技术措施,甚至部分避雷器采用阀式避雷器。(2)杆塔存在隐患。某些主网线路中水泥杆通过内部钢芯接地的,一旦雷电流通过杆内部钢芯,即容易引起水泥杆爆裂,尤其是那些运行后表面有裂纹风化严重的水泥杆,是目前防雷存在的严重隐患之一。(3)架空地线存在的问题。某些线路保护角偏大对绕击不利。比如在湖北某些多雷区,就不满足规程规定的220kV输电线路双避雷线保护角不大于20°的防雷要求。(4)多雷区使用普通型合成绝缘子的问题还比较突出。目前,很多地方在绝缘子的选型使用上,还主要考虑合成绝缘子维护和检测工作量极小,因此主网线路在多雷区仍采用很多普通型合成绝缘子。由于合成绝缘子两端均压环短接了部分空气间隙,使其耐雷水平比同样安装高度的瓷绝缘子偏低。根据规程要求,在雷击多发区域,不宜使用合成绝缘子。其主要原因是,以前采用裸导线,线路上加装避雷器比较方便,在容易遭雷击的地方加装了避雷器;而采用绝缘线后,除了在配电变压器和联络断路器两侧隔离开关处装了避雷器外其他部位因絕缘导线无裸露部分,不剥离绝缘层无法安装避雷器,导致线路防雷能力下降。
  2.2防雷指标
  输电线路防雷性能的优劣,在工程上主要用耐雷水平和雷击跳闸率这两个指标来衡量。耐雷水平是指线路遭受雷击时所能耐受的不致引起绝缘闪络的最大雷电流幅值,它是表征线路耐雷性能的一个基本参数。为保证输电线路运行安全,当线路经过一般土壤电阻率地区时,装设地线的500kV线路耐雷水平一般不低于125~175kV,大跨越档的耐雷水平只规定雷击档中央的情况,大跨越档中央和发电厂、变电所进线保护段耐雷水平不低于175kV。雷击跳闸率是指折算到年雷电日数为40的标准条件下,每100km线路每年因雷击引起的线路跳闸次数,雷击跳闸率是衡量线路防雷性能的综合性指标(为了表征雷电活动频度,采用年平均雷暴日作为计量单位。一天内只有听到一次雷声,就记为一个雷暴日。由于各年变化较大,所以要采用多年平均值)。
  3架空线路的防雷措施
  3.1架设避雷线
  架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线,同时还具有分流作用以减小流经杆塔的雷电流,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上的感应过电压。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。规程规定,220kV及以上电压等级的输电线路应全线架设避雷线,110kV线路一般也应全线架设避雷线。同时,为了提高避雷线对导线的屏蔽效果,减小绕击率。避雷线对边导线的保护角应做得小一些,一般采用20°~30°。220kV及330kV双避雷线线路应做到20°左右。500kV及以上的超高压、特高压线路都架设双避雷线,保护角在15°及以下。山区宜采用较小的保护角。杆塔上两根地线间的距离,不应超过导线与地线间垂直距离的5倍。
  3.2降低杆塔接地电阻
  为了输电线路防雷的可靠,每一根杆塔一般都应敷设接地装置,并与地线牢固连接,以使击中地线或塔顶的雷电流通过较低的接地电阻泄入大地。降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平和降低雷击跳闸率最有效也是最经济的方法
  3.3架设耦合地线
  在降低杆塔接地电阻有困难时,可采用架设耦合地线的措施,即在导线下方再架设一条地线。它的作用主要有两个方面:一是加强避雷线与导线间的耦合,使线路绝缘上的过电压降低;二是增加了对雷电流的分流作用。运行经验表明,耦合地线对减小雷击跳闸率的效果是显著的,尤其是山区的输电线路其效果更为明显
  4结束语
  输电线路防雷设计的目的是提高线路的防雷性能,降低线路的雷击跳闸率。在确定线路防雷的方式时,应综合考虑系统的运行方式,线路的电压等级和重要程度、线路经过地区雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率的高低等自然条件,参考当地原有线路的运行经验,根据技术经济比较的结果,采取合理的措施。
  参考文献:
  [1]杨敏.配网架空线路防雷措施.科技创新与应用,2018.32.122-123.
  [2]刘国旗.由一起10kV架空线路遭雷击断线事故说起.电世界,2012,53.06.44.
  (作者单位:国网河北省电力有限公司保定供电分公司)
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