输电线路的防雷保护
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输电线路防雷措施在输电线路遭受雷击时,雷电会对输电线路造成过电压冲击,破坏输电线路的绝缘层使其出现闪络或产生涉漏电弧的现象,严重时可能会导致输电线路发生相间短路或者对地短路的故障,进而导致事故跳闸,如果不能在受到雷击的输电线路进行有效的处理措施,则会导致电力系统的供电中断,影响人们的日常生产和生活。
输电线路的防雷措施有:(1)避雷线(架空地线):沿全线装设避雷线是目前为止110KV及其以上架空线最重要和最有效的防雷措施。
35KV及以下一般不全线架设避雷器,因为其绝缘水平较低,即使增加绝缘水平仍很难防止直击雷,可以靠增加绝缘水平使线路在短时间故障情况运行,主要靠消弧线圈和自动重合闸装置。
(2)降低杆塔接地电阻:这是提高线路耐雷水平和减少反击概率的主要措施,措施有采用多根放射状水平接地体、降阻模块等。
反击是当雷电击到避雷针时,雷电流经过接地装置通入大地。
若接地装置的接地电阻过大,它通过雷电流时电位将升的很高,作用在线路或设备的绝缘体,可使绝缘发生击穿。
接地导体由于地电位升高可以反过来向带电导体放电的这种现象叫“雷电反击”。
(3)加强线路的绝缘:如增加绝缘子的片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空气距离。
在实施上有很大的难度,一般为提高线路的耐雷水平,均优先采用降低杆塔接地电阻的方法。
(4)耦合地线:在导线的下方加装一条耦合地线,具有一定的分流作用和增大导地线之间的耦合系数,可提高线路的耐雷水平和降低雷击跳闸率。
(5)消弧线圈:能使雷电过电压所引起的单相对地冲击闪络不转变为稳定的工频电弧,即大大减少建弧率和断路器的跳闸次数。
(6)避雷器:不作密集安装,仅用作线路上雷电过电压特别大或绝缘薄弱的防雷保护。
能免除线路的冲击闪络,使建弧率降为零。
(7)不平和绝缘:为了避免线路落雷时双回路同事闪络跳闸而造成的完全停电的严重局面,当采用通常的防雷措施都不能满足要求时,在雷击线路时绝缘水平较低的线路首先跳闸,保护了其他线路。
输电线路防雷措施咱先来说说输电线路为啥要防雷吧。
我记得有一次,我去乡下走亲戚,那地方电力设施不算太先进。
有一天傍晚,狂风大作,电闪雷鸣的,那雷打得跟放炮似的。
结果第二天就听说附近的输电线路被雷给击中出故障了,周边好多村子都停电,给大家的生活带来了老大的不便。
这让我深深感受到,做好输电线路的防雷工作那是相当重要啊!要做好输电线路的防雷,第一步得合理安装避雷线。
这避雷线就像是输电线路的“防护服”,能把大部分直击雷给引开,保护线路不受直击雷的伤害。
安装的时候,位置、角度啥的都得讲究。
比如说,在山区这种地形复杂的地方,避雷线就得安装得更密一些,这样才能更好地发挥作用。
接着就是降低杆塔的接地电阻。
这就好比给电流修一条顺畅的“回家路”,电阻小了,雷电流就能更快地导入大地,减少对线路的损害。
我还听说过一个事儿,有个地方的杆塔接地电阻一直不达标,每次打雷都提心吊胆的。
后来技术人员费了好大劲,重新改造接地装置,把电阻降下来了,打雷的时候再也不用担心线路出问题了。
然后呢,加强线路绝缘也是个重要措施。
就像给线路穿上一层厚厚的“绝缘铠甲”,让雷电不容易击穿。
特别是在雷电活动频繁的地区,使用高质量的绝缘子,增加绝缘子的片数,都能提高线路的绝缘水平。
还有一个办法就是安装避雷器。
避雷器就像是线路的“小保镖”,一旦有雷电过电压,它能迅速动作,把电压限制在安全范围内。
有个小区的输电线路,之前老是被雷打坏,后来装上了避雷器,情况就好多了。
再说说架设耦合地线吧。
这耦合地线能增强避雷线和导线之间的耦合作用,提高线路的耐雷水平。
在一些容易遭受雷击的地段,加上这耦合地线,效果那是杠杠的。
另外,咱们还得做好线路的巡视和维护工作。
就像人要定期体检一样,线路也得经常检查。
看看有没有绝缘子损坏啊,接地装置有没有松动啊等等。
有一回,我在路上看到电力工人顶着大太阳在检查输电线路,那认真劲儿,真让人佩服。
总之啊,输电线路的防雷可不是一件简单的事儿,得从多个方面入手,把各项措施都落实到位。
输电线路的防雷措施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、土壤电阻率等自然条件,并参考当地原有线路的运行阅历,经过技术经济比较,实行合理的爱护措施。
除架设避雷线措施之外,还应留意做好以下几项措施。
1.接地装置的处理(1)高压输电线路耐雷水平随杆塔接地电阻的增加而降低。
电压等级越高,降低杆塔接地电阻的作用将变得更加重要。
对土壤电阻率较高地区,应选择更换接地网形式和置换土壤的方法,达到降阻。
在雷击多发区域,主网线路杆塔接地电阻应保证小于10Ω,山区也应小于15Ω。
在雷雨季节前,对雷击多发区域线路应按规程要求的方法,进行杆塔接地电阻测量。
(2)接地装置埋深,要求大干0.6 m,采纳增大截面的接地引下线,引下线(热镀锌)表面要进行防腐处理。
严格根据规程执行接地装置的开挖检查制度。
重点检查接地装置的埋深、接头和截面的测量,对不合格的准时进行处理。
(3)降低杆塔接地电阻,还需要确保架空地线、接地引下线、地网相互之间的良好连接。
2.减小外边相避雷线的爱护角或者采纳负角爱护在以往进行防雷设计时,只要求遵照规程规定满意杆塔避雷线爱护角的要求就行了,忽视了山坡对防雷爱护角的影响,则造成了杆塔防雷爱护角不能满意防雷设计的实际要求,增加了线路闪络次数,影响了电网平安运行。
针对山区运行线路简单受绕击的状况,建议采纳有效屏蔽角公式计算校验杆塔有效爱护角,以便设计时针对爱护角偏大状况实行相应措施削减雷电绕击概率。
3.加强绝缘和采纳不平衡绝缘方式在雷电活动剧烈地段、大跨越高杆塔及进线段,应增加绝缘子片数。
由于这些地方落雷机会较多,塔顶电位高,感应过电压大,受绕击的概率也较大,通过适当增加绝缘子片数,增大导线和避雷线间的距离,达到加强绝缘的目的。
规程规定:全超群过40m的有地线杆塔,每增高10m应增加一片绝缘子。
线路防雷四原则和具体措施
线路防雷的四原则如下:
1. 保护导线不受或少受雷直击。
2. 雷击塔顶或避雷线时不使或少使绝缘发生闪络。
3. 当绝缘发生冲击闪络时,尽量减小由冲击闪络转变为稳定电力电弧的概率,从而减少雷击跳闸率次数。
4. 即使跳闸也不中断电力的供应。
具体措施如下:
1. 合理选择输电线路路径,避开易遭受雷击的地段,如雷暴走廊、潮湿盆地、土壤电阻率突变地带等。
2. 降低杆塔接地电阻、提高耦合系数、减小分流系数、加强高压输电线路绝缘等,以提高高压输电线路的耐雷水平。
3. 根据地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平,找出可能存在薄弱环节或缺陷,因地制宜地采取措施。
请注意,上述措施并不能保证线路完全不受雷击,雷电活动具有复杂性和随机性,因此应综合考虑各种因素,采取多种措施,以最大程度地减少雷击对线路的危害。
输电线路的防雷措施
1.架设避雷线使雷直接击在避雷线上,保护输电导线不受雷击。
减少流入杆塔的雷电流,对输电导线有耦合作用,抑制感应过电压。
2.增加绝缘子串的片数加强绝缘。
3.减低杆塔的接地电阻可快速将雷电流引泄入地。
4.装设管型避雷器或放电间隙以限制雷击形成过电压。
5.装设自动重合闸预防雷击造成的外绝缘闪络使断路器跳闸后的停电现象。
6.采用消弧圈接地方式。
7.架设耦合地线增加对雷电流的分流。
8.不同电压等级输电线路,避雷线的设置:
(1)500KV及以上送电线路,应全线装设双避雷线,且输电线路愈高,保护角愈小(有时小于20°)。
在山区高雷区,甚至可以采用负保护角。
(2)220~330KV线路,一般同样应全线装设双避雷线,一般杆塔上避雷线对导线的保护角为20~30°。
(3)110KV线路一般沿全线装设避雷线,在雷电特别强烈地区采用双避雷线。
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,但杆塔仍应随基础接地。
输电线路的防雷保护输电线路的防雷保护在整个电力系统的防雷中,输电线路的防雷问题最为突出。
这是因为输电线路绵延数千里、地处旷野、又往往是周边地面上最为高耸的物体,因此极易遭受雷击。
输电线路防雷性能的优劣,工程中主要用耐雷水平和雷击跳闸率两个指标来衡量。
所谓耐雷水平,是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值(单位为kA)。
1. 输电线路上的感应雷过电压雷击线路附近地面时,在线路的导线上会产生感应雷过电压,由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大,雷电流幅值I一般不超过100kA。
实测证明,感应过电压一般不超过300-400kV,对35kV及以下水泥杆线路会引起一定的闪络事故;对110kV及以上的线路,由于绝缘水平较高,所以一般不会引起闪络事故。
感应雷过电压同时存在于三相导线,故相间不存在电位差,只能引起对地闪络,如果二相或三相同时对地闪络即形成相间闪络事故。
设避雷线和导线悬挂的对地平均高度分别为h g 和h c ,若避雷线不接地,则根据教材公式(8-18)可求得避雷线和导线上的感应过电压分别为和。
ig U ic U S Ih U gg i 25=⋅SIh U c c i 25=⋅于是c gci g i h h U U ⋅⋅=2. 输电线路的耐雷水平我国110kV及以上线路一般全线都装设避雷线,而35kV及以下线路一般不装设避雷线,中性点直接接地系统有避雷线的线路遭受直击雷一般有三种情况:①雷击杆塔塔顶;②雷击避雷线档距中央;③雷电绕过避雷线击于导线,如图8-1所示。
图8-1 有避雷线线路直击雷的三种情况(1)雷击杆塔塔顶时的耐雷水平运行经验表明,雷击杆塔的次数与避雷线的根数和经过地区的地形有关,雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值称为击杆率g,DL/T620—1997标准,击杆率g可采用表8-1所列数据。
表8-1 杆率g避雷线根数12平原1/41/6山丘1/31/4雷击塔顶前,雷电通道的负电荷在杆塔及架空地线上产生感应正电荷;当雷击塔顶时,雷通道中的负电荷与杆塔及架空地线上的正感应电荷迅速中和形成雷电流,如图8-2(a)所示。
输电线路的防雷保护
摘要本文介绍了雷电及其防雷装臵的主要特点,并
阐明输电线路的防雷保护。
关键词雷电防雷装臵输电线路防雷
1、前言
2004年7月16日7时05分,由于长时间闪电雷鸣,化肥厂0#变电所110 KV线路上游线路侧,产生雷击跳闸现象,导致线路自动重合闸,电网产生短时间波动,至使生产连续性很强的化肥生产装臵全线停车,给企业带来不应有的巨大损失。
2、雷电及其防雷装臵
2.1雷电及其雷电过电压
众所周知,雷云就是积聚了大量电荷的云层,雷云对大地的放电通常包括若干次重复的放电过程,而每次放电又分为先导放电与主放电两个阶段。
雷电过电压又可分为感应雷过电压和直击雷过电压,感应雷过电压是由于电磁场的剧烈变化,电磁耦合而产生的;而直击雷过电压则是由于流经被击物很大的雷电流所造成的。
直击雷过电压产生的危害、强度、幅度都远高于感应雷过电压,所以直击雷是电力系统防雷的重点。
2.2避雷针及避雷线
直击雷的防护措施通常采用接地良好的避雷针或避雷线,当雷云的先导向下发展到离地面一定高度时,仅对避雷针(线)放电,从而使得避雷针(线)附近的物体受到保护,免遭雷击。
避雷针(线)的
保护作用就是吸引雷电击于自身,并使雷电流泄入大地,为了使雷电流顺利地泄入大地,故要求避雷针(线)应有良好的接地装臵。
另外,当强大的雷电流通过避雷针(线)流入大地时,必然在避雷针(线)上或接地装臵上产生幅值很高的过电压,从而使避雷针(线)与被保护物之间产生间隙击穿,即反击或逆闪络。
这类放电现象不但会在空气中发生,而且还会在地下接地装臵间发生,所以避雷针(线)的装设原则应该使所有设备均处于避雷针及避雷线的保护范围之内,而且它们与被保护设备的距离应加以考虑,防止反击现象产生。
2.3避雷器
避雷器是防止过电压损坏电力设备的保护装臵,它实质上是一个放电器,当雷电入侵波或操作波超过某一电压值后,避雷器将优先于与其并联的被保护电力设备放电,从而限制了过电压,使与其并联的电力设备得到保护。
避雷器放电时,强大的冲击电流泄入大地,大电流过后,工频电流将沿原冲击电流的通道继续流过,此电流称为工频续流。
避雷器应能速切断续流,才能保证电力系统的安全运行,因此,对避雷器基本技术要求有两条:一是过电压作用时,避雷器优先于被保护电力设备放电,当然这要由两者的全伏秒特性的配合来保证;二是避雷器应具有一定的熄弧能力,以便可靠地切断在第一次过零时的工频续流。
2.4防雷接地
防雷接地,其实质就是通过接地装臵,导泄雷电流,以消除过电压对设备的危害。
大家知道,大地并不是理想的导体,它有一定的电
阻率,在外界作用下其内部如果出现电流,显然就不再保持等电位。
显而易见,当接地点有电流流入大地时该点相对于远处的零电位来说,具有确定的电位升高。
接地点电位的升高,有可能引起与其它部分绝缘闪络,也可能引起大的接触电压与跨步电压,因而不利于电气设备的绝缘以及人身安全。
这就是为什么要尽力降低接地电阻的原因。
3、输电线路防雷保护的原则和措施
输电线路是电力系统的大动脉,漫长的输电线路遇到的地理条件和气象条件各不相同,所以遭受雷击的机会较多。
输电线路雷害事故中引起的线路跳闸,不但影响系统正常供电,增加线路及开关设备的维修工作量;而且由于输电线路雷害引起的线路开关跳闸,引起局部供电系统电压短时间波动,特别是对于当今高度自动化的,生产连续性极强的炼油、化工生产装臵,影响更为严重;再者由于输电线路上落雷,雷电波还会沿线路侵入变电所。
而在电力系统中,线路的绝缘最强,变电所次之,发电机最弱,若发电厂、变电所的设备保护不完善,往往会引起设备绝缘损坏,影响安全供电。
雷击暴露在空气中的架空输电线路有四种可能,如图1所示。
它们分别是a、雷击线路附近地面;b、雷击塔顶及塔顶附近避雷线;c、雷击档距中央的避雷线;d、雷击导线(雷绕过避雷线而击于导线上)。
如果根据过电压形成过程来分,上述四种雷击情况可分为两类,即感应雷过电压(如图1中a)与直击雷过电压(如图1中的b,c,d)。
通常为了保证电力系统的安全可靠运行,使电力系统雷害降低到供电运行、工业生产部门所能够接受的程度,输电线路防雷保护应遵循如下原则和措施:
(1)防止雷直击导线-------沿线架设避雷线,有时还需装设避雷针与其配合。
在某些情况下可改用电缆线路,使输电线路免受直接雷击。
(2)防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络-------输电线路的闪络是指雷击塔顶或避雷线时,使塔顶电位升高,这样,原来被认为是接地的杆塔现在却具有高电位,因而有可能对导线放电,使过电压加到导线上,出现反击或逆闪络现象。
雷击线路不致引起绝缘闪络的最大雷电流幅值(KA),称为线路的耐雷水平。
线路的耐雷水平愈高,线路的绝缘发生闪络的机会就愈小,为此,降低杆塔的接地电阻,增大耦合系数,适当加强线路绝缘,在个别杆塔上采用避雷器等,是提
高线路耐雷水平,减少绝缘闪络的有效措施。
(3)防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧-------当绝缘子串发生闪络后,应尽量使它不转化为稳定的工频电弧,因为如果工频电弧建立不了,线路则不会跳闸。
由冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率虽与电源容量及去游离条件等因素有关,但主要的影响因素是作用于电弧路径的平均电位梯度。
由运行经验与试验数据得出,冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率――建弧率的计算公式如下:
η=(4.5E 0.75-14)%
式中:η―――建弧率;
E ―――绝缘子串的平均工作电压梯度,KVr*m*s/m ;
对中性点有效接地的电网:E=)5.0(3lm lj Ue
+
对中性点非有效接地的电网:E=
lm
lj Ue +2 式中: Ue ――额定电压,kV ; l j ――绝缘子串长度,m ;
lm ――线路的线间距离(对铁横担和钢筋混凝土横担线路lm=0),m ;
显然,降低建弧率可采取的措施是:适当增加绝缘子片数,减少绝缘子串上工频电场强度,电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式,防止建立稳定的工频电弧。
(4)防止线路中断供电---------可采用自动重合闸,或双回路,环网供电等措施,即使线路跳闸,也能不中断供电。
以上四原则,即输电线路防雷的四道防线。
应用时应根据具体情况实施,例如线路的电压等级、重要程度、雷电活动强弱、已有线路的运行经验等,再由技术与经济比较的结果,作出因地臵宜的防雷保护措施。
4、结束语
输电线路防雷是减少电力系统雷害事故的关键,做好输电线路的防雷保护工作,才能有效地降低和限制雷电过电压、提高输电线路本身的供电可靠性,而且还可以避免现代化大工业生产的巨大损失,保证变电所安全运行、安全供电。
主要参考文献
1、邱毓昌施围张文元编《高电压工程》陕西:西安交通大学出版社 1995年
2、周泽存主编《高电压技术》北京:水利电力出版社 1988年
Lightningproof of the transmission line
Feng kanghong
(Chemical Fertilizer Factory of Lanzhou Petrochemical Co. 730060)
Abstract: To introduce the main points of thunder and lightningproof , clarify lightningproof of the transmission line.
Key words:thunder, lightningproof equipment, transmission line, lightningproof。