送電線路的防雷及接地措施分析

1、送電線路的防雷及接地措施分析 【摘 要】 送電線路是電力系統(tǒng)輸送電能的載體，巨大的電能都是通過(guò)它把各個(gè)變電站和各重要用戶(hù)連接起來(lái)。本文對(duì)高壓送電線路防雷現(xiàn)狀，以及雷擊送電線路跳閘的原因，進(jìn)行分析與研究。通過(guò)線路的負(fù)荷的性質(zhì)和電壓，以及系統(tǒng)運(yùn)行方式，并與當(dāng)?shù)匾延芯€路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，土壤電阻率高低，地區(qū)雷電強(qiáng)弱活動(dòng)的程度，地形地貌特點(diǎn)等情況結(jié)合起來(lái)，在把耐雷水平計(jì)算出來(lái)以后，經(jīng)過(guò)比較技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面，選擇出合理的防雷方式，進(jìn)行設(shè)計(jì)送電線路的防雷，以期把送電線路耐雷水平提高上來(lái)。 【關(guān)鍵詞】 送電線路 接地 防雷 目前，主要憑借在桿塔頂端架設(shè)架空地線，來(lái)完成輸電線路本身的防雷；主要是通過(guò)檢測(cè)及改造桿塔接地

2、電阻，開(kāi)展防雷運(yùn)行維護(hù)工作。由于單一的防雷措施，防雷效果不是很理想。而防雷措施采取耦合地線安裝的方式，能使線路絕緣水平得到增強(qiáng)，但卻受到一定的條件的約束，實(shí)施起來(lái)非常困難，如為把線路絕緣水平提高上來(lái)，通常采用把絕緣子片數(shù)增加的方式，或運(yùn)用大爬距的合成絕緣子的方法，有效的防止了雷擊塔頂反擊過(guò)電壓，但卻沒(méi)有有效的防止雷的繞擊，并且塔桿導(dǎo)線對(duì)地安全距離，以及塔頭部絕緣間隙，往往約束絕緣子片數(shù)的增加，導(dǎo)致在一定的限度內(nèi)，使線路的絕緣程度增強(qiáng)。而一般在丘陵或山區(qū)跨越檔，采取耦合地線安裝方式進(jìn)行防雷，則比較適用，可以有效的屏蔽，保護(hù)導(dǎo)線，通過(guò)等擊距原理，使導(dǎo)線的暴露弧段降低。但由于線路下方的交通運(yùn)輸，交叉

3、跨越桿塔強(qiáng)度，以及對(duì)地安全距離等因素影響架設(shè)耦合地線，這種方式不利于在舊線路中進(jìn)行實(shí)施。因此，非常有必要對(duì)不受條件限制的線路防雷措施進(jìn)行研究。綜合分析運(yùn)用安裝線路的避雷器，從而使桿塔接地電阻降低，結(jié)合防止雷擊形式，采納真正切實(shí)可行，而又具有實(shí)際效果的最佳方式。 1 送電線路防雷現(xiàn)狀 目前，在雷電災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)范圍之內(nèi)，87.6天為年平均雷暴日數(shù)，部分地區(qū)高達(dá)127天年雷暴日數(shù)。發(fā)生雷電時(shí)，不僅產(chǎn)生巨大的機(jī)械力作用，雷電產(chǎn)生的高溫和高壓，以及高頻電磁脈沖，就是最大的災(zāi)害源，往往造成火災(zāi)，使信息系統(tǒng)癱瘓，爆炸和損毀建筑物等次生災(zāi)害，嚴(yán)重?fù)p害了國(guó)家利益和人民生命財(cái)產(chǎn)。而采取的措施主要是憑借在桿塔頂端架

4、設(shè)架空地線，來(lái)完成輸電線路本身的防雷；通過(guò)檢測(cè)及改造桿塔接地電阻，開(kāi)展防雷運(yùn)行維護(hù)工作。由于單一的防雷措施，防雷效果不是很理想。而防雷措施采取耦合地線安裝的方式，能使線路絕緣水平得到增強(qiáng)，但卻受到一定的條件的約束，實(shí)施非常困難，因此非常有必要對(duì)不受條件限制的線路防雷措施進(jìn)行研究。 2 高壓送電線路雷擊原因 桿塔的接地電阻和雷電流強(qiáng)度，以及線路絕緣子的50%放電電壓；還有架空地線的有無(wú)，這四個(gè)因素是主要影響高壓送電線路遭受雷擊事故的原因所在。各種防雷措施，對(duì)于高壓送電線路都有一定的針對(duì)性，因此，在設(shè)計(jì)高壓送電線路時(shí)，高壓送電線路遭雷擊跳閘原因，是我們選擇防雷方式首先要明確的目標(biāo)。 2.1 分析高

5、壓送電線路繞擊的成因 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和模擬試驗(yàn)，以及高壓送電線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得知，桿塔高度、避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角，以及高壓送電線路經(jīng)過(guò)的地質(zhì)條件和地形，以及地貌，這些條件影響雷電繞擊率。山區(qū)高壓送電線路的繞擊率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平地高壓送電線路，約是平地高壓送電線路的3倍。山區(qū)設(shè)計(jì)送電線路時(shí)，耐雷水平較差的地方在于，會(huì)出現(xiàn)大跨越和大高差檔距是不可避免的；在雷電活動(dòng)出現(xiàn)相對(duì)強(qiáng)烈的一些地區(qū)，較易出現(xiàn)遭受雷擊的現(xiàn)象。 2.2 分析高壓送電線路反擊成因 塔桿或頂部，以及避雷線被雷擊時(shí)，塔體和接地體就會(huì)有雷電電流流過(guò)，造成升高桿塔電位，同時(shí)感應(yīng)過(guò)電壓會(huì)在相導(dǎo)線上產(chǎn)生。如果送電線路絕緣閃絡(luò)電壓值小于塔體電位的升高，以

6、及相導(dǎo)線感應(yīng)過(guò)電壓合成的電位差高壓，閃絡(luò)就會(huì)在導(dǎo)線與桿塔之間發(fā)生，這就是反擊閃絡(luò)。 3 高壓送電線路防雷措施 3.1 加強(qiáng)高壓送電線路的絕緣水平 高壓送電線路的絕緣水平會(huì)隨著耐雷水平的升高而升高，反之亦然。因此加強(qiáng)檢測(cè)零值絕緣子，從而使高壓送電線路足夠的絕緣強(qiáng)度得到保證，這非常有利于線路耐雷水平的提高。 3.2 把桿塔的接地電阻降低 （1）垂直接地體法。在接地裝置的射線上，每隔10米，把長(zhǎng)度不小于0.6米的垂直接地體進(jìn)行設(shè)置，宜采用放熱焊接垂直接地體，并且應(yīng)牢固的與接地射線焊接到一起。 （2）集中接地法。在鐵塔周?chē)谝蝗?0cm的溝，在溝內(nèi)每隔3米，設(shè)一1.2米鍍銅鋼棒的垂直接地體，用10的

7、鍍銅鋼絞線連接所有的垂直接地體，再連接到鐵塔的接地引線上。 （3）新型接地材料。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在實(shí)際工程中，各種新型材料被廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的桿塔接地被采用，垂直接地體采用鍍鋅角鋼、水平接地體為鍍鋅圓鋼。焊接連接在接地體之間被采用。傷害了焊接部位的材質(zhì)，造成整個(gè)地網(wǎng)易腐蝕，具有用量較大的接地材料和施工現(xiàn)場(chǎng)難度大，以及接地電阻大和接地施工面積大，還有后期具有較大量的維護(hù)工作等，這些是這種方式的缺點(diǎn)。 桿塔接地電極選擇新型鍍銅鋼接地棒，水平接地線采用鍍銅鋼絞線，放熱焊接采用聯(lián)結(jié)方式，會(huì)使桿塔接地電阻有效的減小，同時(shí)由于接地系統(tǒng)整體電感低，造成減小實(shí)際沖擊接地電阻，使由于高電感反擊，傳統(tǒng)鋼接

8、地體的鐵塔設(shè)備或線路的情況減少。平提高上來(lái)的方式。 3.3 運(yùn)用高壓送電線路的避雷器 安裝避雷器，當(dāng)避雷器的動(dòng)作電壓小于桿塔和導(dǎo)線的電位差時(shí)，避雷器的分流就會(huì)加入，從而保證絕緣子的閃絡(luò)現(xiàn)象不出現(xiàn)。就實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在頻繁出現(xiàn)雷擊跳閘的較高壓送電線路上，為提高避雷效果，采取選擇性安裝避雷器是最有效的措施。線路避雷器一般有無(wú)間隙型和帶串聯(lián)間隙型兩種：無(wú)間隙型避雷器直接連接導(dǎo)線，它是電站型避雷器的替代品，具有可靠的吸收沖擊能量，在沒(méi)有放電的情況下，會(huì)延、串聯(lián)間隙，電壓和操作電壓，在正常運(yùn)行下不動(dòng)作，避雷器本體則不帶電，電氣老化問(wèn)題被排除；垂直布置串聯(lián)間隙的下電極與上電極，具有穩(wěn)定的放電特性，以及分

9、散性小等優(yōu)點(diǎn)；帶串聯(lián)間隙型避雷器憑借空氣間隙連接導(dǎo)線，在雷電流作用時(shí)，它起著把工頻電壓承受下來(lái)的作用，優(yōu)點(diǎn)是可靠性高和運(yùn)行壽命長(zhǎng)等。在實(shí)際中，帶串聯(lián)間隙型避雷器一般是常用的，由于其間隙發(fā)揮著隔離作用，系統(tǒng)運(yùn)行電壓，避雷器本體部分基本上不承擔(dān)，因此長(zhǎng)期運(yùn)行電壓下的老化問(wèn)題可以不必考慮在內(nèi)，而且本體部分的故障不會(huì)影響線路的正常運(yùn)行。 把線路避雷器安裝以后，當(dāng)雷擊輸電線路時(shí)，分流雷電流的情況，將發(fā)生變化，通過(guò)避雷線，一部分雷電流傳入相臨桿塔，一部分通過(guò)塔體流入大地，當(dāng)雷電流超過(guò)一定值后，分流就會(huì)加入到避雷器的動(dòng)作當(dāng)中。通過(guò)避雷器，大部分的雷電流流入導(dǎo)線和相臨桿塔。在避雷線和導(dǎo)線中，雷電流流經(jīng)時(shí)，電磁

10、感應(yīng)在導(dǎo)線間產(chǎn)生，導(dǎo)致耦合分量在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生。因?yàn)楸芾拙€中分流的雷電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于避雷器的分流，這種分流的耦合作用會(huì)提高導(dǎo)線的電位，造成絕緣子串的閃絡(luò)電壓，大于導(dǎo)線和塔頂之間的電位差，閃絡(luò)不會(huì)在絕緣子中發(fā)生，因此，線路避雷器的鉗電位作用得到充分的發(fā)揮，這就是線路避雷器防雷的原理。 3.4 增設(shè)耦合地線 在雷電活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，以及桿塔和地段經(jīng)常出現(xiàn)雷擊故障的，根據(jù)規(guī)程規(guī)定需要把耦合地線進(jìn)行增設(shè)。由于耦合地線會(huì)增大避雷線和導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，會(huì)向兩側(cè)分流流經(jīng)桿塔的雷電流，使高壓送電線路的耐雷水平得到提高。 3.5 采用多支外引式接地裝置 如果有導(dǎo)電良好及不凍的河流湖泊在接地裝置附近，那么宜采用此

11、法。但在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)，必須把連接接地極干線自身電阻所帶來(lái)的影響充分的考慮到，因此，外引式接地極不宜超過(guò)l00m的長(zhǎng)度。 3.6 采取伸長(zhǎng)水平接地體 把工程實(shí)際運(yùn)用情況結(jié)合起來(lái)，經(jīng)過(guò)分析得知， 當(dāng)增大水平接地體長(zhǎng)度時(shí)，會(huì)隨之增大電感的影響，造成增大沖擊系數(shù)，當(dāng)接地體達(dá)到一定長(zhǎng)度后，如果長(zhǎng)度再增加，也不再下降沖擊接地電阻。 綜上所述，方環(huán)帶射線水平淺埋形式是主要的接地裝置，0.6m為接地體深埋的尺度。0.8米為耕地深埋的尺度。鍍銅鋼棒及鍍銅鋼絞線為接地材料，采用12圓鋼作為接地引下線，并采用熱鍍鋅進(jìn)行防腐，電站進(jìn)出線選擇2km左右的長(zhǎng)度，選擇一般不超過(guò)10的接地電阻值，在其他地段的電阻值一般也不超過(guò)15，滿(mǎn)足110-500kv架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定值，是對(duì)接地電阻值的要求。 4 結(jié)語(yǔ) 為對(duì)雷擊傷害故障進(jìn)行防止和減少，在設(shè)計(jì)防雷中，我們要把高壓送電線路經(jīng)過(guò)地區(qū)雷電活動(dòng)強(qiáng)弱程度，以及土壤電阻率和地形地貌特點(diǎn)的高低等情況，進(jìn)行綜合全面的考慮，還要對(duì)原有高壓送電線路運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，以及系統(tǒng)運(yùn)行方式等的實(shí)際情況結(jié)合起來(lái)，通過(guò)比較，把合理的防雷設(shè)計(jì)選取出來(lái)，從而使高壓送電線路的耐雷水平得到提高。雷電活動(dòng)這個(gè)自然現(xiàn)象，具有復(fù)雜性，需要在電力系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部門(mén)的通力合作下，才能把雷電傷害事故盡量減少，最低限度的降低雷電傷害事故帶來(lái)的損失。 參考文獻(xiàn)： 1黃慶祥.中壓架