输电线路的防雷

摘要:文章主要叙述输电线路防雷的措施、原理及防护,对输电线路的防雷加深了解。

关键词:输电线路防雷击;避雷器;输电线路

中图分类号:TM247文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)29-0175-01

随着经济建设的发展,电的使用量越来越大。现在大多数动力用电和生活用电都已经并网,输送路途遥远,输送环节增多,这给区域之间的用电的调节带来方便,但也增加了故障的几率,有时甚至造成了一些用电事故。电网中的事故以输电线路的故障占大部分,输电线路的故障又以雷击跳闸占的比重较大。近几年来,雷击引起的输电线路掉闸故障有日益增多的趋势,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。所以防止雷击跳闸可大大降低输电线路的故障,进而降低电网中事故的发生频率。

一、输电线路防雷击的措施

架空输电线路雷害事故的形成通常要经历这样四个阶段:输电线路受到雷电过电压的作用;输电线路发生闪络;输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压;线路跳闸,供电中断。针对雷害事故形成的四个阶段,现代输电线路在采取防雷保护措施时,要做到“四道防线”,即:

1.防直击,就是使输电线路不受直击雷。采取的措施是沿线路装设避雷线。

2.防闪络,就是使输电线路受雷后绝缘不发生闪络。采取的措施是加强线路绝缘、降低杆塔的接地电阻、在导线下方架设耦合地线等。

3.防建弧,就是使输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电唬采取的措施是系统采用消弧线圈接地方式、在线路上安装管形避雷器等。

4.防停电,就是使输电线路建立工频电弧后不中断电力供应。采取的措施是装设自动重合闸、双回路线路采用不平衡绝缘方式等。

其中第1、2、4项已在现有线路中施行多年,下面主要谈论一下第3项加装避雷器在线路防雷中的作用。

二、线路避雷器防雷的基本原理

雷击杆塔时,一部分雷电流通过避雷线流到相临杆塔,另一部分雷电流经杆塔流入大地,杆塔接地电阻呈暂态电阻特性,一般用冲击接地电阻来表征。

雷击杆塔时塔顶电位迅速提高,其电位值为:

Ut=iRd+L·di/dt

式中i——雷电流;

Rd——冲击接地电阻;

L·di/dt——暂态分量。

当塔顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超过绝缘子串50%的放电电压时,将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut-U1>U50,如果考虑线路工频电压幅值Um的影响,则为Ut-U1+Um>U50。因此,线路的耐雷水平与3个重要因素有关,即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说,线路的50%放电电压是一定的,雷电流强度与地理位置和大气条件相关,不加装避雷器时,提高输电线路耐雷水平往往是采用降低塔体的接地电阻,在山区,降低接地电阻是非常困难的,这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。

加装避雷器以后,当输电线路遭受雷击时,雷电流的分流将发生变化,一部分雷电流从避雷线传入相临杆塔,一部分经塔体入地,当雷电流超过一定值后,避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线,传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时,由于导线间的电磁感应作用,将分别在导线和避雷线上产生耦合分量。因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流,这种分流的耦合作用将使导线电位提高,使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压,绝缘子不会发生闪络,因此,线路避雷器具有很好的钳电位作用,这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。以往输电线路防雷主要采用降低塔体接地电阻的方法,在平原地带相对较容易,对于山区杆塔,则往往在4个塔脚部位采用较长的辐射地线或打深井加降阻剂,以增加地线与土壤的接触面积降低电阻率,在工频状态下接地电阻会有所下降。因为线路避雷器具有钳电位作用,对接地电阻要求不太严格,对山区线路防雷比较容易实现,加装避雷器前后线路的耐雷水平与杆塔冲击接地电阻的关系发现加装线路避雷器对防雷效果是十分明显的。

三、避雷器的选型及安装维护

线路避雷器有2种类型,即带串联间隙和无串联间隙,因运行方式不同和电站避雷器相比在结构设计上也有所区别。

线路避雷器安装时应注意:(1)选择多雷区且易遭雷击的输电线路杆塔,最好在两侧相临杆塔上同时安装;(2)垂直排列的线路可只装上下2相;(3)安装时尽量不使避雷器受力,并注意保持足够的安全距离;(4)避雷器应顺杆塔单独敷设接地线,其截面不小于25 mm2,尽量减小接地电阻的影响。

投运后进行必要的维护:(1)结合停电定期测量绝缘电阻,历年结果不应明显变化;(2)检查并记录计数器的动作情况;(3)对其紧固件进行拧紧,防止松动;(4)5 a拆回,进行1次直流1 mA及75%参考电压下泄漏电流测量。

安装线路避雷器防止线路雷害故障有较好的效果,装设线路避雷器的杆段可避免发生雷击掉闸。当然,任何防雷的方法都会有普遍适应性和个体特殊性,在线路防雷中运用什么样的方法,不可强行照搬,还须因地制宜,综合防治,要根据实际情况选用最恰当的方法。

参考文献

[1]邱雪花.线路避雷器在输电线路中的应用与研究[D].广东工业大学,2007.

[2]张浩.输电线路防止雷电的改进措施[J].沿海企业与科技,2008,(7).

作者简介:周训懋,男(仫佬族),广西融水人,广西送变电建设公司助理工程师,研究方向:输变电工程施工技术。