浅析35kV输电线路雷害原因及防雷措施

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  【摘 要】本文首先详细介绍雷击造成输电线路损坏的原因,分析35kV输电线路的设备选择,最后提出35kV输电线路上的防雷措施。
  【关键词】输电线路;35kV;防雷;塔杆
  0.引言
  35kV输电线路的分布十分的广泛,通过恶劣的气候以及复杂的地形等条件各地区的输电线路也开始日益增多,当这些不利的条件使得输电线路发生故障时就会对整个电网的运行造成十分严重的影响。雷电对输电线路的运行危害很大,主要有雷电的机械效应、热效应及电热效应几种。机械效应会造成杆塔或者是相关建筑的损毁;热效应则会烧毁导线、设备,引起火灾等;电热效应会产生大气过电压,因此会造成绝缘子闪络、开关跳闸、线路停电等。
  1.雷击造成输电线路损坏的原因
  雷电危害主要是引起过电压,即大气过电压。大气过电压有两种形式即直接过电压和感应过电压。直接过电压是由于雷电直接电击到线路(包括和电路相关的导线、杆塔、避雷线等)并且在这些设施上产生危害绝缘的电压。另外一种则是由于雷击能量较大,雷电击到输电设备附近的地面上时,输电线路的三相导线会因感应而出现高电压,即感应雷电压。在这种雷电的高频干扰下,很多暂态保护装置都有可能会出现各种误判断,直接雷击会对暂态保护造成严重影响。但是由于感应雷击同样产生更高频率的高频暂态量,因此有时其产生的危害要高于直接雷击。同时由于雷电是产生在雷电的雷云间或雷云与地面设施间的放电现象,前者称之为云闪,后者称之为地闪。其中地闪对输电系统的危害最大,输电线路当遭受到雷电袭击时绝缘被击穿,因此造成相与地之间或者是相与相之间的短路。由于35k 及以上电网一般采用的是中性点直接接地系统,因此在雷击的作用下将造成电网跳闸,由此引发大片电网停电事故或者是电网出现不稳定故障,使企业、居民供电中断,从而造成重大经济损失。另一方面,由于雷云在放电过程中,雷电击中物体时的冲击电流可达数百千安,从而在这种电流巨大的电磁效应、机械力效应和热效应下该物体被损坏。同时产生这种高达几百千伏的大气过电压会沿着击中的输电线侵入发电站和相关设施中,造成变压器、发电机等重要电器设备的损坏,并且有可能危害到电路管理人员的人身安全。
  2. 35kV输电线路的设备选择
  避雷器的选择十分重要,35kV输电线路的避雷器类型主要包括无串联间隙和串联间隙这两种类型。由于避雷器需安装在输电线路的导线上,因此在对输电线路的避雷器进行选择时,需选择那些体积较小,结构比较单一,重量较轻的避雷器。无串联间隙避雷器是比较符合要求的一种,因此在35kV输电线上无串联间隙避雷器是首选。在进行避雷器安装时,应根据当地的具体条件进行,避雷器安装一般有两种方式,一种是垂掉式,直接将避雷器垂掉在导线上;另外一种是竖直式,直接将其竖直安装在横杆上。安装35kV输电线路上的无串联间隙的避雷器时 , 如果周围没有架在连接地面线路或两边线路的双杆塔,那么应该选择竖直式进行避雷器的安装,这样可以确保避雷器发挥较好的避雷效果。对35kV输电线路的技术性要求主要有线路系统的额定电压为35kV,对避雷器的额定电压要求则为42kV,并且避雷器上的工频电压应当小于持续运转电压。
  3. 35kV输电线路上的防雷措施
  杆塔不仅具有架空线路的作用,同时也为输电线路的正常运行发挥重要作用。塔杆一般与避雷线相连接,主要是将强大的雷电电流向大地进行传导,以保证输电线路具有一定承受雷击的水平。接地装置的接地电阻的大小对于防止雷击非常关键。杆塔接地装置的电阻越低,输电线路的耐雷击水平越高。如果接地装置电阻水平不符合要求,接地电阻太高,就会导致在塔杆下引线处产生很高的反击电压,引起输电线路故障或者是设备损坏,因此必须降低杆塔接地的电阻。可以采取的措施主要有:第一将杆塔接地的线路尽量外延。比如引至周围的池塘中,并且在水中安装地网。第二可以加深杆塔接地装置的入地深度或者是增加接地电极的数量。另外还可以在塔杆的周围加入一些降阻剂或者在进行设备安装时选择电阻低的地方进行施工。对每基杆塔工频接地电阻值的要求,是按不同的土壤电阻率,确定不同的接地电阻值。根据相关规定,降低杆塔接地电阻,一般可采用接地装置(带、管),采用外延接地装置或连续伸长接地线。连续伸长接地线是沿线路在地下埋设1~2根接地线,并可与下一基杆塔接地装置相连,但接地线总长不超过500米,此时对工频接地电阻不受限制。如果当地土壤电阻较高或者是没有进行避雷线的布设,可以将杆塔的設备与能够延长接地的物体进行相连,使塔杆的接地设备连接成低电阻通路,从而预防雷击造成的输电线路和设备的损坏。
  如果当地气候比较恶劣,可以再塔杆的顶端安装避雷针,可以取得较好的效果,有效地预防雷击。如果雷击活动频繁,可以在其加装负角保护器,并将其向上倾斜30度角。例如纬二路避免雷电绕击电路,可以再塔杆两端架设长度在2米半左右的屏蔽针,这样既可以起到预防雷电绕击事故的发生,又可以起到协同避雷的作用。另外还可以在塔顶安装不带长针的消雷器,两侧加装避雷针,避雷针型号可选用GJ-35钢绞线进行接地,并且接地电阻应小于等于10欧姆。对于35 kV 的电线杆顶上安装避雷针 , 同时通过其避雷线将其雷电引入地网,可以有效地避免塔顶周围的绝缘子及输电线路遭到雷击。
  为避免雷电绕击输电线路从而引起一些不必要的短路故障,可以在一些经常遭到雷击的地区架设耦合地线。即在35kV输电线路的基础上,以原有的避雷线为基础,安装一条架空的地线,并且这条地线需与下层导线相隔3米左右。并且要考虑与地面的安全距离,以防输电线路被遭到雷击后影响正常运行。当输电线路的绝缘子遭到雷电的冲击时,绝缘子本身会产生闪络,因而导致原来的输电线路互相撞击,从而导致线路短路。根据这个原理在塔杆下方安装一条架空的地线,可以使塔杆在遭到雷电击时避免损坏,如果雷电绕击使输电线路的绝缘子遭到破坏产生闪络引起两端线路撞击,就有可能引发线路短路事故。因此在35kV输电线路上,在塔杆下方安装架空地线,当杆塔受到雷击时,电流就会沿着架空线路进入地面,从而使塔杆免受损害。
  仅在设备上进行防雷处理是不够的,还必须要时刻观察输电线路的运行状态,对输电线进行及时检查和维护。如果发现导线受损或者是连接处损坏,应及时进行修补。可以选择并沟线夹进行导线连接,在对输电线路进行检查时,要将并沟线夹完全打开,并且仔细认真地清洗其中的油污等,并在导线外表涂上一层导电膏等导电物质。输电线路的检查和维护必须认真细致的进行,并且制定专业的规章制度。在对输电线路进行严格防雷设计的同时还要对其进行定期的检查和维护,发现问题及时的进行维修和修补,以避免因为雷击事件造成电网事故,造成经济损失和人员伤亡。
  目前对于 35kV 输电线路而言防雷最有效的措施为:选用自动重合闸当作补救的措施。当输电线路遭受到雷击而发生相间短路,保护动作会让开关发生跳闸, 经过一段时间后, 自动重合闸便重新使开关合闸。若故障被消除,线路就可以重新恢复继续供电,否则就会再次由保护将开关跳闸。 输电线路运行的经验表明,当输电线路遭受到雷击使得电弧熄灭之后,一般其电气的强度都能够很快地恢复,所以选用自动重合闸的时候,大约有 60~70%的雷击跳闸事故在自动重合闸作用下都可以重合并成功的恢复供电,这对确保安全供电有着很大的作用。
  4.结语
  对于35kV输电线防止雷击的问题要理论结合实际进行综合分析。在进行线路的施工中,首先要对地形进行勘探,尽量避免雷区,选择适合布线的区域。其次在进行塔杆设计时要充分考虑到雷击问题,做好防雷措施的准确到位。最后做好线路的检查问题,发现如有损坏及时进行处理。
  参考文献:
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