高壓輸電線路的防雷保護(hù)

高壓輸電線路的防雷保護(hù)

摘要：工業(yè)電氣工程高壓輸電線路是指從發(fā)電廠輸出的220千伏以下的高壓電通過(guò)高壓輸電線路運(yùn)輸?shù)礁h(yuǎn)的地方，滿足更多人和企業(yè)的需求。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷轉(zhuǎn)型和發(fā)展，整體社會(huì)用電量不斷地增加，尤其是工業(yè)電氣工程施工過(guò)程中需要使用的工業(yè)用電設(shè)備較多，促使工業(yè)電氣工程的用電功率越來(lái)越大，因此，在工業(yè)電氣工程施工過(guò)程中，電氣工程企業(yè)一定要特別重視對(duì)高壓輸電線路進(jìn)行日常的維護(hù)和檢修工作，同時(shí)，還要特別重視雷電襲擊對(duì)高壓輸電線路造成的不可逆的損害，這些對(duì)電氣工程的整體供電以及配電服務(wù)質(zhì)量具有特別重要的作用。關(guān)鍵詞：高壓輸電線路；防雷；保護(hù)1雷擊對(duì)電氣工程高壓輸電線路施工過(guò)程的影響在工業(yè)電氣工程高壓線路的施工過(guò)程中，由于高壓線路經(jīng)常是暴露在外界環(huán)境的，所以很容易受到外界自然環(huán)境的侵蝕以及損害。雷擊對(duì)于高壓線路的正常運(yùn)行具有非常關(guān)鍵的影響。首先，在高壓輸電線路的施工過(guò)程中，遭遇到雷電侵襲時(shí)，會(huì)將雷電的大量電壓都過(guò)渡到高壓輸電線路中，由于高壓輸電線路的最高電壓是220kV，由于雷電所帶有的能量是巨大的，對(duì)于高壓輸電線路而言是難以承受的，從而高壓輸電線路將會(huì)強(qiáng)制開(kāi)啟保護(hù)機(jī)制，致使高壓輸電線路的繼電保護(hù)裝置跳閘，從而強(qiáng)迫高壓輸電線路的開(kāi)關(guān)斷路，由于突發(fā)的斷路情況會(huì)對(duì)高壓輸電線路造成不可逆的傷害。其次，雷電作用到高壓輸電線路中的時(shí)候，還可能會(huì)對(duì)高壓輸電線路周圍的施工機(jī)械和設(shè)備造成一定程度的損失，還有可能對(duì)施工人員以及周邊的人民群眾的生命安全造成巨大的威脅，同時(shí)，高壓輸電線路發(fā)生雷擊事故后，還可能發(fā)生二次事故，對(duì)人們的生命安全造成二度傷害。最后，強(qiáng)大的雷電的電流能量作用到高壓線路上，會(huì)使得高壓輸電線路由于高溫或者高壓而發(fā)生熔融或者斷裂現(xiàn)象，進(jìn)而使高壓線路由于雷電的高溫以及高壓作用而熔斷或者斷開(kāi)，對(duì)于后續(xù)施工人員的維修工作造成嚴(yán)重的阻礙，從而加大工業(yè)電氣工程對(duì)高壓線路施工的維修成本，對(duì)電氣工程企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展造成阻礙。2輸電線路的防雷措施2.1防雷直擊導(dǎo)線采取的措施是在輸電線路上架設(shè)避雷線，目前高壓輸電線路架設(shè)避雷線在實(shí)際工程中被公認(rèn)為防直擊雷最行之有效的措施，也是防直擊雷措施的首選措施。避雷線可以對(duì)雷電流進(jìn)行分流，能夠減少集中流入某一基桿塔的雷電流，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致桿塔電位降低;此外，可以與導(dǎo)線產(chǎn)生耦合，降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓，同時(shí)還會(huì)對(duì)絕緣子串上的過(guò)電壓予以削弱;對(duì)導(dǎo)線有屏蔽作用。2.2防閃絡(luò)防閃絡(luò)即防止雷擊時(shí)發(fā)生或減少發(fā)生線路絕緣閃絡(luò)，采取的方法有加強(qiáng)線路絕緣(提高絕緣子片數(shù))、降低桿塔的接地電阻(提高耐雷水平);高土壤電阻率地區(qū)，若雷擊事故頻發(fā)，接地電阻又難以降低，此時(shí)可以在導(dǎo)線下方架設(shè)耦合地線，增強(qiáng)導(dǎo)地線之間的耦合系數(shù)，加裝接地拉線并設(shè)置單獨(dú)的接地裝置以增強(qiáng)分流。其中，降低桿塔接地電阻提供耐雷水平進(jìn)而防閃絡(luò)是工程中最經(jīng)濟(jì)最實(shí)用的辦法。工程中應(yīng)予以優(yōu)先考慮。對(duì)于加強(qiáng)線路絕緣，表面看起來(lái)簡(jiǎn)單，只是增加絕緣子片數(shù)即可，但是實(shí)施起來(lái)很困難，具有很大程度的局限性，不僅增加了絕緣費(fèi)用，由于增加絕緣子會(huì)導(dǎo)致絕緣子串長(zhǎng)度變長(zhǎng)，桿塔的空氣間隙變小，若想保證線路安全運(yùn)行還必須增大桿塔的尺寸;桿塔尺寸變化，必然導(dǎo)致桿塔結(jié)構(gòu)變化，桿塔需要重新設(shè)計(jì)，同時(shí)桿塔鋼材用量必然升高，一般僅在落雷機(jī)會(huì)較多的大跨越高桿塔上使用(桿塔空氣間隙有較大的余量)。增加絕緣子串長(zhǎng)度后，線路雷擊閃絡(luò)率降低了，但存在的問(wèn)題是線路絕緣與變電站設(shè)備絕緣配合可能出現(xiàn)沖突，即如果線路上雷電過(guò)電壓不能沿著線路桿塔釋放到大地而有效降低雷電流幅值，此時(shí)雷電流只能順著線路侵入變電站，但是變電站電氣設(shè)備雷電沖擊絕緣水平較低遠(yuǎn)達(dá)不到抵抗雷電過(guò)電壓的絕緣水平，故會(huì)對(duì)變電站內(nèi)電氣設(shè)備絕緣造成損壞。所以此方法應(yīng)慎用。2.3防建弧線路遭受雷擊發(fā)生閃絡(luò)的時(shí)間其實(shí)非常短暫，保護(hù)裝置來(lái)不及反應(yīng)跳閘，此時(shí)若控制其不產(chǎn)生穩(wěn)定的工頻電弧，即能減少雷擊跳閘率，可以采取的措施主要有2種:一種是在變電站內(nèi)安裝消弧線圈，另外一種措施是在線路上安裝避雷器。變電站內(nèi)安裝消弧線圈，其作用是控制雷電過(guò)電壓所引起的相對(duì)地沖擊閃絡(luò)不轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧，從而達(dá)到降低建弧率和減少斷路器跳閘次數(shù)的目的。線路上安裝線路避雷器，避雷器安裝時(shí)其實(shí)是與絕緣子串并聯(lián)，雷擊時(shí)避雷器工作導(dǎo)通，這樣可以防止線路絕緣子發(fā)生沖擊閃絡(luò)，且避雷器能夠自行關(guān)斷進(jìn)而切斷工頻電弧，從而降低雷擊跳閘率。2.4防停電線路在遭受雷擊后的補(bǔ)救措施，即絕緣瞬間閃絡(luò)保護(hù)跳閘，此時(shí)由于閃絡(luò)時(shí)間較短，絕緣能夠自動(dòng)恢復(fù)，因而可以采取重合閘的方式予以補(bǔ)救。若是雷擊引起的瞬間故障則線路合閘成功繼續(xù)供電，若變電站電源線路是同塔雙回線路還可以采取不平衡絕緣的方式，即在發(fā)生雷擊時(shí)犧牲一回線路來(lái)保證另外一回線路的運(yùn)行。2.5合理控制線路檔距當(dāng)桿塔受到雷擊時(shí)，雷電波會(huì)沿著導(dǎo)線傳播，從桿塔傳播到塔基需要一定時(shí)間，因此，若線路檔距不同，則對(duì)線路的耐雷水平也會(huì)產(chǎn)生不同影響。當(dāng)線路檔距較小時(shí)，由于避雷線向相鄰桿塔分流的雷電流較多，線路避雷器殘壓對(duì)相鄰桿塔上絕緣子串作用電壓能夠形成鉗制作用，因此，線路耐雷水平處于較高狀態(tài)；當(dāng)線路檔距增加時(shí)，避雷線的分流作用明顯下降，無(wú)法及時(shí)分流雷電流，同時(shí)，鉗制作用也明顯減弱，因此，線路耐雷水平受到明顯影響。綜上所述，合理控制線路檔距也能在一定程度上保障線路耐雷水平，降低繞擊跳閘事故發(fā)生率，保護(hù)輸電線路運(yùn)行安全。2.6架設(shè)避雷線架設(shè)避雷線是輸電線路防雷設(shè)計(jì)的基本措施。避雷線一般位于塔頂導(dǎo)線之上的位置，可對(duì)導(dǎo)線起到很好的屏蔽作用。高電壓等級(jí)輸電線路一般架設(shè)雙側(cè)導(dǎo)線，形成對(duì)導(dǎo)線較小的保護(hù)角，能有效屏蔽雷電繞擊。而對(duì)于110kV及以下電壓等級(jí)，由于桿塔較低且導(dǎo)線與避雷線間距較小，一般架設(shè)單根導(dǎo)線就可以有效防止雷擊。2.7安裝可控放電避雷針相關(guān)研究表明，雷云對(duì)地表物體的放電方式有兩種，分別是上行雷閃與下行雷閃，當(dāng)發(fā)生上行雷閃時(shí)，電流幅值相對(duì)較小，平均值在7kA以下，陡度較低，不超過(guò)5kA/μs，一般不會(huì)造成繞擊跳閘事故。當(dāng)發(fā)生下行雷閃時(shí)，電流幅值相對(duì)較大，平均值超過(guò)40kA，且陡度較高，在30kA/μs以上。上行雷閃所產(chǎn)生的上行先導(dǎo)對(duì)地表物體能夠起到屏蔽作用，從而降低雷云放電時(shí)物體上的感應(yīng)過(guò)電壓。而可控放電避雷針正是利用該原理，使避雷針的針尖所處電場(chǎng)強(qiáng)度在特定條件下極高，從而快速產(chǎn)生放電脈沖，引發(fā)上行雷閃放電，而上行雷閃不會(huì)造成繞擊跳閘事故，即可達(dá)到保護(hù)線路目的?？傊?，高壓輸電線路是工業(yè)電氣工程施工過(guò)程中最重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的作用。所以，工業(yè)電氣工程在施工過(guò)程中，要特別重視對(duì)高壓輸電線路進(jìn)行及時(shí)的檢修和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓線路工程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題和不足。例如，高壓線路設(shè)計(jì)不合理以及工作人員不能及時(shí)地對(duì)高壓線路進(jìn)行檢查和維護(hù)管理等情況，進(jìn)而提出針對(duì)性的建議和措施，根據(jù)實(shí)際的電氣工程高壓線路施工情況，采用符合規(guī)定和要求的防雷設(shè)置，對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的檢修和維護(hù)，有效減少電氣工程中雷擊事故的發(fā)生，降低事故發(fā)生的可能性和后果嚴(yán)重程度，有效提高電氣工程高壓線路施工的安全性，進(jìn)而有利于電氣工程能夠更好地為社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，促進(jìn)社會(huì)和諧穩(wěn)定地發(fā)展和進(jìn)步。Reference：［1］關(guān)志成，朱英浩，周