500 kV高压输电线路的雷击故障分析及其防治

学术论文 2016-05-20 10:46:43
  高压和特高压输电线路为架空输电路线路,这是整个电力系统的重要组成部分,为保证电力能源源不断的输送到各个用户手中提高了必要的保障。但是输电线路不可避免的暴露在自然界中,这样便容易因为外界的影响和干扰,造成一定的损害。特别是对于500 kV高压输电线路来说,因为雷击等自然因素而造成的故障可引起较大的危害,所以需要有效的分析雷击故障的相关因素,同时提出有效的防治措施,以便于促进供电线路的平稳发展。 
  1 500 kV高压输电线路雷击故障分析 
  1.1 因自然因素所导致的雷击故障 
  相对来说,雷电活动的区域性特点比较强,同时也具有较强的气候特征,特别是对于一些敏感区域更需要重视这一情况的发生。最近这几年,我国因为气候条件的改变等异常自然原因造成了雷电活动不断的增加,有数据显示,最近这些年我国的自然灾害正在呈不断提升的趋势。特别是从2002年开始,到2013年这段时间,其增长十分明显[1],各种自然灾害的发生导致气候异常,阴雨天气随之出现,雷电事故便具有较高的发生率。对于一些多发降雨地带,比如一些山区和峡谷等典型的地形区域,其气候气流的活动不断区域剧烈,这也使得落雷相对之前,其概率不断增大[2]。 
  1.2 避雷线保护角设置不合理 
  一般情况下,为了有效保证高压输电线路不被雷电连累,需要在线路中设置防雷设备,而架设避雷线则对于特高压输电线路规避雷电来说具有重要的意义。但是在此期间涉及到一个问题,那就是避雷线的保护角度大小,这和避雷效果之间存在着必然的联系。保护设施的跳闸装置的跳闸率与避雷线的保护角之间存在着一定关系,其随着避雷线的保护角的增加而增加。而绕击率则随着保护角的缩小而不断降低。因此,当避雷线的保护角降低到一定程度的时候,那么就有可能发挥出屏蔽的效果,这样可以促使导线不被绕击。所以由此也能够得出,对于高压输电线路来说,合理的设置避雷线的保护角,可以有效的规避雷击。 
  1.3 线路的绝缘水平降低 
  当前有相关数据表明,在早期投入使用当中的线路,开始的时候其防雷效果十分显著,但是随着时间的发展,因为各种原因的影响,导致其线路运行若干年之后,当初的设计方案开始无法和当前的雷击与雷电情况相匹敌。同时因为输电线路长时间的暴露在空气环境下,因为长时间的风吹日晒、雨淋和沙尘等多种恶劣的气候条件的影响,导致线路的绝缘能力日益降低,这样再加之相关的维护人员没有对线路做好及时的维护和保养,进而在接地流通能力不断降低的情况下,其跳闸率就会明显的增高。 
  1.4 塔杆接地电阻的影响 
  塔杆接地电阻的电阻值对雷电传导到地面的能力大小具有重要的决定性作用,一般情况下电阻的阻值越低,那么其传导的能力也就越差。但是如果其阻值太大,则在雷击发生之时,因为大量的电荷不能快速的进行释放,那么可能导致塔头的电位迅速增高。严重的时候就可能造成绝缘击穿的情况发生,这也在一定程度上有效的提升了断路器发生跳闸的几率。通常而言,经过不同的方法和措施进行降阻处理之后,接地体的阻值在短时间内也很难达到有效的标准,因此难符合相关指标的需要。但是在降阻剂不断的流失的情况下,再加之相关腐蚀性原因的引导和干预,导致接地电阻的阻值也在不断增高。继而,假使不能对接地线路接地体和引下线等进行定期检测,再加上对接地电阻进行测量的时候所形成的误差,那么就很有可能导致线路接地线电阻不能达到预防雷击的效果,这样一旦遭遇雷击,跳闸情况便会出现。塔杆接地电阻与耐雷水平的关系如表1所示。 
  2 500 kV高压输电线路雷击故障的防治措施 
  2.1 在线路中增设避雷针 
  经过实践证明可以得出,在实际当中架设可控放电避雷针或防绕击避雷针能够有效的规避雷电对输电线路造成的影响和打击。该装置能够提升特高压输电线路的防雷击能力,对于提升线路当中的雷击跳闸率具有重要的意义。安装避雷针对于增强底线以及塔头附近导线的耦合系数来说具有重要的意义,而且其对于绝缘子串上的电压还具有降低效果,从整体上上来分析,可有效的提升其耐雷击的水平[3]。从防绕击避雷针角度来说,其设计一方面可以最大限度上满足防雷击的电气特征需要,另一方面也能够在安装架空线路的时候,对其所需要涉及到的各项机械性能加以考虑。所谓对防雷击电气特征的满足就是降低线路的绕击率。对于架空线路而言,需要安装有效的机洗性能,比如线路需要具备足够的流通能力、握力、抗不均匀伏兵扭转能力、抗振动疲劳能力等,而其频率的特征和线夹出口的振动角也应该和相关的标准相符合[4]。绕击跳闸率如表2所示。 
  2.2 降低避雷线的保护角 
  对于已经投入使用的特高压输电线路,需要为其装设防绕击避雷针。确保其金属侧的指针朝向从避雷线的挂点朝着外向延伸,并以此来减少塔头附近的保护角,可以有效的增大避雷线的保护范围。同时根据塔形的具体情况和特点,确保安装防雷侧针以后,其保护角的设定全部较小,同时部分塔形的角度可以为负角。当雷击发生的时候,避雷针的接闪作用将会十分明显,可以有效的将较大的雷电电流引导于避雷针,这样能够有效降低绕击的发生率。 
  2.3 提升线路的绝缘水平 
  从上面的因素当中可以得出,因为线路的绝缘水平降低,可导致雷电发生跳闸的频率增高。因此需要对绝缘配置进行充分调整,采取有效的措施提升特高压输电线路的绝缘能力。特别是相关的线路维护单位或线路维护人员,需要定期对线路进行检查,对于老化的、破损的线路,应该予以及时的更换。同时还需要制定有效的线路更换计划,对于较大范围的供电线路进行定期的线路更换,以此来确保线路的绝缘水平,进而有效的规避电路的雷击发生率。 
  2.4 降低杆塔接地的电阻阻值 
  该研究经过分析和总结,得出因为杆塔的接地电阻阻值过高,可能会导致输电线路遭遇雷击的危险。同时杆塔因为长时间暴露在自然环境之下,故而导致其十分容易遭遇腐蚀情况发生,再加上检测过程中不合格或不达标,导致雷击的事故率增长。所以需要采取科学有效的方法来进行降阻,将杆塔的接地电阻值降低,能够保证特高压输电线路的耐雷击水平,因而也在一定程度上降低了因为雷击事故所导致的跳闸发生率。 
  3 结语 
  该研究中,主要简要的分了500 kV高压输电电力的雷击故障原因,同时针对雷击故障原因并根据自身的实践经验,总结了相对应的几点应对措施。认为输电线路雷击跳闸在很大程度上影响着电网的安全有效运行,因此需要在实际工作中予以重视。 
  参考文献 
  [1] 马钊.500 kV输电线路雷击跳闸原因分析及防范措施[J].河北电力技术,2013,27(2):421-422. 
  [2] 谢群.架空输电线路防雷措施分析[J].科技与企业,2013(23):338. 
  [3] 陈家宏,吕军,钱之银,等.输电线路差异化防雷技术与策略[J].高电压技术,2015,13(12):23-24. 
  [4] 李振平.输电线路差异化防雷技术与策略探讨[J].科技展望,2015(28):92.
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