[最新论文]高压输电线路防雷技术.doc

高压输电线路防雷技术论文摘要：雷电是危害电力系统安全的头号杀手， 特别是架空线布置的高压输电线路，即便没有通电时，本身也是非常好的引雷系统。在线路运行时，由于高压低频大电流对导线四周空气的电离作用，导线四周的整体空气电阻率都会明显下降。当含电荷云层经过高压输电线系统时， 很容易因为高压线塔的引雷结构和电力效应，以高压输电线路为媒介发生对地放电。这种效应在空旷平原地区以及山脊线塔线路更为常见。高压输电线路一旦发生雷击事故， 线路电压就会从数百千伏陡然上升至上千千伏乃至数千千伏， 这种高压对于变电设施的破坏作用是明显的。1 高压输电线路防雷保护方面存在的主要问题1.1 雷击活动复杂、随机性大对于雨季到来时，雷击活动的复杂性及随机性较高，所以没有什么固定的规律进行掌握， 而且我国目前在雷击预报及测量方面还没有较为先进的技术和方法， 存在着较大的局限性，所以即使发生雷击事故，也很难实现对其参数进行准确的测量，从而也无法对输电线路的闪络类型进行准确的判断。1.2 输电线路设计水平亟待提高在进行输电线路设计时，由于设计水平的差异性较大，所以导致不同地区在线路设计上也存在着较大的差异， 而且很多设计人员在设计时没有根据当地雷电活动的情况对设计标准进行适当调整，只是生搬硬套对设计标准进行运用，这种情况在35kV 线路设计时出现的问题最多，如没有土壤的电阻率的信息，接地电阻和取值在设计时没有参照的信息，存在着一定的随意性，所以在雷击天气通常会发生跳闸的故障。1.3 接触点焊接质量较低接触点焊接质量低的话，则可能导致跳闸故障的发生，如在输电线路施工中对于一些接地体进行焊接时接头存在着焊接缺陷， 如敷设长度不足、接头埋深较浅及回填土壤不标准等，这些问题的存在都会导致跳闸的发生。1.4 接地电阻普遍较高当接地装置运行的时间较长时， 又没有在运行过程中时行及时的修缮和维护工作， 所以导致接地装置受到严重的腐蚀，这时接地电阻则会偏高，从而影响到输电线路的运行的安全性，另外在进行回路测试时，由于放置电极达不到规定的距离或是杆塔内部存在严重的锈蚀时都会导致测试结果存在着严重的误差，从而使接地电阻偏高。2 架空输电线路的电力输电线路防雷措施雷击现象极容易导致架空输电线路出现故障， 因此我们必须要采取有效的措施避免雷击对其造成影响。可通过以下措施来不断提高与完善：2.1 合理选择输电线路路径大量运行经验表明， 线路遭受雷击往往集中于线路的某些地段，称之为选择性雷击区（易击区）。因此架设线路时避开这些不利地形，那么就能大大减少雷击故障的发生率。应避开的不利地形有：雷暴走廊，如山区风口、顺风的峡谷或河谷等；地下有导电体矿（金属矿藏等）的地面；周围是山丘的潮湿盆地；土壤电阻率发生突变地带，如地质断层地带、土壤与岩石交界处等；土壤电阻率变化平缓，其附近突出的山顶或山之向阳坡地等处。2.2 降低杆塔接地电阻杆塔顶的电位高低是由杆塔接地电阻高低决定的， 所以降低杆塔接地电阻就可以直接在雷击波侵入线路时， 保证大部分雷电流可以通过杆塔安全导入大地。防止由于杆塔接地电阻过大而造成雷击进电位升高， 对整个输电线路形成反击的现象。对于高山、岩石等地带，其电阻率较高时，为降低其杆塔接地电阻值，射线铺设、连续伸长接地体的埋设与换土操作是常见措施。对于防雷效果来说，接地完好性越高，则杆塔接地电阻下降值越大，也就越能保证雷电流的安全引流效果。所以控制好了接地，也就控制好了线路的防雷效果。降低杆塔接地电阻的措施， 首先应寻找自然的电阻率低的地方或地层加以利用，若接地电阻仍无法满足要求，可采取以下措施：扩延水平接地体，如增加接地体长度，采用多根放射状接地体，敷设水平接地网等；采用垂直接地体，如深埋接地极、竖井接地极等；填充降阻剂，应选用性能稳定、无腐蚀性、经济合理的降阻剂，如高效膨润土降阻剂等；填充电阻率较低的物质（降阻剂）；换土法，换填附近电阻率低的土壤，效果与降阻剂法类似。2.3 架设耦合地线基杆塔地网与相邻地网由耦合地线连接， 遭到雷击时实质上起到一个连续伸长接地的作用。实质上也就提升了相邻杆塔对雷击电流的分流效率， 通过导线地线问耦合系数的提升，达到降低接地电阻，保证供电安全的目标。在实际应用中，对于常常遭到雷击的地区， 避雷线配合耦合地线的架设可以有效提高防雷安全性4050%。2.4 避雷线的架设与安装作为输电线路最基础的防雷措施， 避雷线的架设是最有效的。其主要作用是避免雷直接击中输电导线，并在可能的雷击发生时进行分流，达到有效减少流经杆塔雷电流的作用，进而达到降低杆塔顶端电位的目的。避雷线可以对输电线路产生屏蔽，同时与导线形成耦合作用，达到降低感应过电压与线路绝缘子电压的作用。在避雷线的实际应用中，其防雷效果与电力输电线路的电压值成正比。从整体性价比来算，越是高电压的输电线路，其安装避雷线的性价比就越高。目前来说，我国110kV 以上的线路都是全线架设避雷线。通常，110kV 及以上等级的输电线路需要全线装设避雷线， 应注意避雷线装设方式的影响。对于单回输电线路，330kV 及以下线路的保护角不宜大于15°，500750kV 线路的保护角不宜大于10°。对于同塔双回或多回路，110kV 线路的保护角不宜大于10°，220kV及以上线路的保护角均不宜大于0°。2.5 安装线路型避雷器线路避雷器可以在雷击形成的过电压超过一定幅值时，形成一个低阻抗通路，让过电压安全泄放到大地，进而达到保护线路，防止电压升高，保护设备安全的作用。作为一种对直击雷防护的有效方法， 线路避雷器的安装可以显著减少架空输电线路受雷击的概率2.6 装设自动重合闸装置由于线路绝缘具有自恢复性能， 大多数雷击闪络事故在线路跳闸后能够自行消除，因此，安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果， 在线路正常运行中和保证供电可靠性能上能发挥积极的作用， 但应对瞬时故障加强巡视、分析和判断，防止给线路安全问题遗留隐患。2.7 安装侧向避雷针闪电有时会绕过接闪器击中被保护物， 因此可以通过在铁塔架空避雷线上安装防绕击避雷针来防止绕击。具体做法为：在杆塔横担靠挂点附近前后两侧，向外倾斜约45°，加装长4m 的两根避雷针，对边相导线形成防绕击保护。避雷针要求具有全金属结构，通流量大，可抗大电流冲击，还应具有抗高温、抗风、抗震、抗覆冰、抗老化等性质。2.8 改变线路的绝缘水平差绝缘的防雷措施适用于中性点不接地、经消弧线圈接地与导线三角形排列的情况。以上都是通过改变线路绝缘水平来达到防雷目标。在基杆塔三相绝缘上，把下端两相与上端一相加装一片绝缘子，让绝缘分布有所侧重。由于上端绝缘较弱， 雷击产生的瞬间电流会击穿上导线后通过杆塔引流至大地，也就起到了防止下端两相闪络的作用。这种差绝缘的方式可以提升整个输电线路防雷安全度的24%。3 结论雷电是危害电力系统安全的头号杀手， 特别是架空线布置的高压输电线路，即便没有通电时，本身也是非常好的引雷系统。在线路运行时，由于高压低频大电流对导线四周空气的电离作用，导线四周的整体空气电阻率都会明显下降。当含电荷云层经过高压输电线系统时， 很容易因为高压线塔的引雷结构和电力效应，以高压输电线路为媒介发生对地放电。这种效应在空旷平原地区以及山脊线塔线路更为常见。高压输电线路一旦发生雷击事故， 线路电压就会从数百千伏陡然上升至上千千伏乃至数千千伏， 这种高压对于变电设施的破坏作用是明显的。因此我们必须要分析当前高压输电线路的防雷现状，并在此基础上提出有效的防雷保护措施，以提高其防雷能力，保证电力系统的正常运行。参考文献1周浩，余宇红.我国发展特高压输电中一些重要问题的讨论J.电网技术，2005，29（12）：1-9.2常美生.特高压输电线路的防雷性能分析J.电力学报，1997，12（2）：28-31.3易辉，崔江流.我国输电线路运行现状及防雷保护J.高电压技术，2001，27（6）：44-45.