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输电线路防雷措施(一)

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作者:[四川开创防雷技术部] 人气: 发表时间:2014/8/8 20:28:20
    长期以来,电力系统以提高线路耐雷水平、降低雷击跳闸率为目的,开展了大量的输电线路防雷技术研究和措施改造工作,取得了显著的成效。但是,在输电线路的设计与运行中,由于对线路走廊的雷电活动特征掌握不够全面,线路结构及地形地貌特征未能全面考虑,使得目前的防雷设计及措施改造还处于简单、粗放的状态,缺乏针对性,技术经济性不强。因此,应充分考虑线路走廊雷电活动的差异、线路结构特征的差异以及地形地貌的差异,对输电线路防雷技术及措施的技术原理、应用目标及原则、综合效益、技术前景等进行综合评估,以"差异化防雷"的思想指导输电线路防雷,提高防雷技术的技术性和经济性。
    输电线路防雷技术,是根据雷击线路造成故障的原因和特点,采用多种手段来减小线路遭受雷击发生跳闸的概率,降低雷击危害的雷电防护技术。
    架空输电线路雷害事故的形成通常要经历四个阶段:线路遭受雷击;线路发生闪络;线路由冲击闪路建立起稳定的工频电弧;线路供电中断。针对雷害事故形成的这四个阶段,目前输电线路的防雷技术相应的分为四类:
    1、防直击导线技术,即防止导线直接遭受雷击,如架设避雷线、减小避雷线保护角、加装各种型式的避雷针等。
    2、防闪络技术,即防止输电线路遭受雷击后发生闪络,如降低杆塔接地电阻、架设耦合地线、安装线路避雷器等。
    3、防建弧技术,即防止输电线路发生闪络后建立稳定的工频电弧。
    4、防停电技术,即防止输电线路雷击跳闸后重合闸不成功造成电力中断,如加装并联间隙等。
    另外,从认识雷害、分析雷害、解决雷害的技术来说,目前还有一种用于指导线路防雷设计和防雷措施改造的输电线路防雷实用技术,如雷害活动图技术。
    输电线路防雷设计的目的,是提高线路耐雷性能,降低雷击跳闸等。输电线路雷害事故主要是雷击杆塔或避雷线造成的反击事故,感应雷过电压对线路造成的危害极小,在一些特殊地段还易发生绕击事故。结合输电线路雷电活动规律、地理条件、气象条件采取针对性的防雷措施,如降低杆塔冲击接地电阻,架设耦合地线,装线路避雷器,加侧向避雷针和加强绝缘等可以取得有效的防雷保护效果。
    架设避雷线
    架设避雷线是高压和超高压输电线路最基本的防雷措施,其主要作用是防止雷直击导线。此外,避雷线对雷电流还有分流作用,可以减小流入杆塔的雷电流,使塔顶电位下降;与导线之间的耦合也可降低绝缘上的过电压。
在双避雷线的超高压线路上,正常的工作电流将在每个档距中两根避雷线所组成的闭合回路里感应出电流并引起功率损耗。为降低这种损耗和将避雷线作通讯线用,可将避雷线经一个小间隙对地绝缘起来,雷击时此间隙击穿,避雷线接地。
    330kv及以上应全线架设双避雷线,220kv应全线架设避雷线,110kv线路一般应全线架设避雷线,但在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微的地区可不沿线架设避雷线,保护角一般取11度-30度,对330KV和220KV双避雷线路,一般采用20度左右,在南方多雷地区或绕击事故的山区可采用0度保护角或负保护角。究竟采用多大的保护角各地要根据各地的雷电活动情况,地理、地貌和运行经验确定。
    保护角是影响输电线路绕击耐雷性能的重要因素之一,减小避雷线的保护角,输电线路的绕击率就会随之下降,从而使输电线路的绕击跳闸率降低。根据电气几何模型的观点,减小避雷线的保护角,可以提高避雷线对导线的屏蔽性能,在相同幅值雷电流下可以减小导线的暴露距离,同时还可以减小可能发生的最大绕击电流,这两个因素使线路绕击跳闸率减小。
    减小避雷线保护角技术是利用适当的方法减小避雷线的保护角,提高避雷线对导线的屏蔽性能,减小导线受绕击的概率,从而有效降低输电线路绕击跳闸率的一种输电线路防雷技术。在南方多雷的山区,减小避雷线的保护角加大避雷线的屏蔽效果是防止绕击事故的有效措施:
    减小避雷线保护角的方法大致可以分为以下几种:
    1、保持避雷线和导线的高度不变,减小它们之间的水平侧向距离,使保护角减小。
    2、保持避雷线高度不变,通过增加绝缘子片数,降低导线挂线点高度来减小保护角,同时也增加了绝缘子串的长度,提高了绝缘子串的耐受电压。
    3、保持导线高度不变,通过增加避雷线的高度来减小保护角。
    对旧输电线路进行改造时,虽然减小保护角可以直接有效的降低输电线路的雷击跳闸率,但是改造工程复杂、需要停电对杆塔结构进行改造,施工周期长,费用高,难度大,总体经济性不高。
    对于新建线路,应用减小保护角技术只需对杆塔重新设计,不需对线路进行额外改造。因此,相对于老线路来说,投资较少。若要外移避雷线的方法来减小避雷线和导线之间的水平距离,由于避雷线外移,杆件的应力增大,杆塔的重量和基础应力都随之增加,线路的投资成本有所增加;若用内移导线的方法来减小保护角,如紧凑型线路,杆塔的尺寸减小,输电走廊也减小,造价会更低;若用增加绝缘子片数,降低导线挂线点高度来减小保护角,杆塔的重量和应力都随之增加,线路的投资成本增加,但同时线路的绝缘得到加强对提高绝缘子闪络电压较为有利;若用增加避雷线高度来减小保护角,需要增加杆塔投资费用,因此各地应根据实际情况采用适合于当地特点的方式。
    减小避雷线保护角使用应注意:
    1、将避雷线外移,减小避雷线和导线之间的水平距离来减小保护角时应该注意避雷线不能外移太多,应保证杆塔上两根地线之间的距离不应超过地线与导线间垂直距离的5倍。
    2、使用将导线内移的方法来减小保护角,可以避免杆塔重量增加和基础应力增大的问题,还可以建造更紧凑的输电线路,减小输电走廊。

 

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