架空輸電線路雷擊跳閘故障及防范措施

李博

摘要：對(duì)于輸電線路的配網(wǎng)來說，對(duì)其進(jìn)行防雷工作具有復(fù)雜性和嚴(yán)峻性，主要是因?yàn)檩旊娋€路配網(wǎng)不僅所處的環(huán)境十分復(fù)雜，而且其本身的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，雖然可以將主網(wǎng)相關(guān)防雷措施轉(zhuǎn)移過來，但是由于主網(wǎng)和配網(wǎng)之間存在一定的區(qū)別，因此很有可能導(dǎo)致配網(wǎng)的防雷效果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，因此，在實(shí)際進(jìn)行防雷措施轉(zhuǎn)移的過程中應(yīng)該以已有的防雷措施為基礎(chǔ)，通過思路的轉(zhuǎn)變，突破由于網(wǎng)線變化所帶來的限制問題，從而有效改善下述缺點(diǎn)：其一是配網(wǎng)無法防雷電電流;其二是絕緣水平低等，從而在最大限度上保障架空輸電線路在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;雷擊跳閘;防范措施

一、輸電線路受到雷擊的危害分析

通常情況下，雷擊類型的差異會(huì)對(duì)輸電線路造成不同的故障問題，例如，雷電直擊會(huì)引起輸電線路的多相故障，而雷電的反擊問題會(huì)導(dǎo)致下面幾種輸電路線故障：第一是1次跳閘致使連續(xù)桿塔產(chǎn)生閃絡(luò)異常;第二呈現(xiàn)為三角形態(tài)的輸電線路上方出現(xiàn)導(dǎo)線異常;第三是橫向排序的中線出現(xiàn)異常等，而雷電的繞擊一般會(huì)引起輸電線路的單相故障。對(duì)于輸電線路來說，雷電故障對(duì)其產(chǎn)生的危害性是比較大的，對(duì)于220kV輸電線路來說，如果其遭到了雷電的擊打，那么將會(huì)出現(xiàn)下述故障：其一是線路的跳閘故障;其二是設(shè)備的損壞故障;其三是絕緣子的閃絡(luò)故障等，甚至嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)對(duì)人們的生命以及財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅。如果輸電線路的位置在農(nóng)村山林區(qū)域，交通不便利使得其在發(fā)生雷擊事故的時(shí)候會(huì)在很大程度上降低巡視線路和查找故障工作的效率。除此之外，雷電出現(xiàn)的時(shí)候往往伴隨著比較大的風(fēng)和雨等惡劣天氣，因此，非常容易引起樹木歪倒進(jìn)而壓倒輸電線的故障，如果不能及時(shí)采取合理措施加以解決，那么將會(huì)造成比較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

二、架空輸電線路產(chǎn)生雷擊跳閘事故的成因剖析

一般情況下，5～7kA范圍大小的雷電流就有可能引起輸電線路的跳閘故障，而對(duì)于雷電流來說，其幅值大概率下是分布在40kA以下范圍，因而該現(xiàn)狀成為直接引起輸電線路配網(wǎng)雷擊跳閘率高的主要原因。對(duì)于高壓線路而言，其容易遭受雷擊事故的主要因素有以下四種：第一種是線路絕緣子的50%放電電壓;第二種是有無架空接地線;第三種是雷電流強(qiáng)度;第四種是桿塔的接地電阻。一般高壓線路的防雷操作都具有比較明顯的針對(duì)性，因此，在設(shè)計(jì)高壓線路的時(shí)候，應(yīng)該避免高壓線路出現(xiàn)跳閘問題。在實(shí)際工作的過程中，應(yīng)該綜合高壓線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、輸電線路所處區(qū)域的實(shí)際情況以及施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際測(cè)試結(jié)果等多方面因素進(jìn)行考慮，做到具體情況具體分析，有效保障架空輸電線路的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。架空輸電線路出現(xiàn)雷擊跳閘故障的主要原因包括以下三方面：第一點(diǎn)是成本以及施工量的影響，沒有進(jìn)行相應(yīng)的防雷擊輸電線措施;第二點(diǎn)是國(guó)標(biāo)和行標(biāo)的限制，配網(wǎng)架空輸電線路所具有的絕緣水平比較低;第三點(diǎn)是配網(wǎng)架空輸電線路全線接地電阻的大小。

三、架空輸電線路產(chǎn)生雷擊跳閘問題的預(yù)防舉措

3.1 “堵塞型”防雷對(duì)策

對(duì)于此種類型的雷擊故障，可以采取下述對(duì)策加以防范：第一，在一定程度上減小地線的保護(hù)角。為實(shí)現(xiàn)對(duì)架空輸電線路雷擊故障的有效防范，在220kV雙回路輸電線路桿塔全高在40m以上的時(shí)候，架空地線對(duì)各相線的最大保護(hù)角應(yīng)該從原設(shè)計(jì)的20°降到5°以下;而500kV的輸電線路保護(hù)角則應(yīng)在0°以下。第二，在架空輸電線路上架設(shè)旁路架空地線。該做法的主要作用是避免500kV輸電線路的側(cè)面來雷繞擊導(dǎo)線故障的發(fā)生，實(shí)踐表明該法具有良好的實(shí)際應(yīng)用效果。第三，結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)增加復(fù)合絕緣子的長(zhǎng)度。復(fù)合絕緣子對(duì)于電網(wǎng)的影響是十分顯著的，因此為有效預(yù)防其出現(xiàn)雷擊閃絡(luò)故障，對(duì)于下述區(qū)域的線路應(yīng)該使用干弧距離較長(zhǎng)的復(fù)合絕緣子，其一是多雷區(qū)域;其二是強(qiáng)雷區(qū)域;其三是新建線路;其四是塔窗口尺寸允許的老舊線路，此外，還應(yīng)該在線路的兩端加裝均壓環(huán)。第四，在架空輸電線路安裝塔頭側(cè)向避雷針。此類型避雷針能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)方圓15～20m范圍的雷擊保護(hù)，而線路繞擊雷擊問題主要發(fā)生在桿塔兩側(cè)約30m范圍內(nèi)，也就是說，側(cè)向避雷針的保護(hù)范圍高達(dá)50%以上。第五，在高壓輸電線路安裝可控放電避雷針。此類型避雷針主要用于山區(qū)容易遭到雷電繞擊的桿塔，其缺點(diǎn)是不能夠有效保護(hù)檔距的中央。

3.2 “疏導(dǎo)型”防雷對(duì)策

通過使用定位雷擊閃絡(luò)以及疏導(dǎo)工頻電弧實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣子串的有效保護(hù)，從而在最大限度上保證重合閘的成功率。為此，相關(guān)工作人員可以采取下述兩種措施：第一種是加裝絕緣子串并聯(lián)間隙。在串聯(lián)保護(hù)絕緣子串和間隙設(shè)施的情況下應(yīng)當(dāng)確保兩者間距小于絕緣子串的干弧長(zhǎng)度。但是應(yīng)當(dāng)重視的問題是絕緣子串并聯(lián)間隙不適合電壓在220kV以上的架空供電路線使用。第二種是裝設(shè)線路式避雷設(shè)備。這種避雷設(shè)施的主要成分是氧化鋅。對(duì)于線路型氧化鋅避雷器來說，其所具有的主要作用包括：其一是可以在很大程度上提高輸電線路的繞擊耐雷水平;其二是可以在很大程度上提高輸電線路的反擊耐雷水平;其三是其可以顯著降低500kV輸電線路在遭受繞擊時(shí)候的跳閘率。分析單支避雷器可知，其智能用于保護(hù)安裝相，為實(shí)現(xiàn)對(duì)投資成本的有效把控，因此可以選擇在下述位置的易擊相安裝線路避雷器：其一是500kV及以上核心骨干網(wǎng)架;其二是大體積電源輸送等戰(zhàn)略性供電通道;其三是從江流等的方面穿過;其四是山區(qū);其五是接地電阻處于較高水平的地區(qū);其六是高塔;其七是雷擊發(fā)生可能性較大的主要線路;其八是轉(zhuǎn)角塔。

四、架空輸電線路雷擊防范計(jì)劃的有關(guān)提議

對(duì)于架空輸電線路防雷工作來說，其中一個(gè)十分重要的因素就是要突破原有的配電網(wǎng)線路的設(shè)計(jì)限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)其所具有絕緣水平的大幅度提高。有些施工人員在有限的空間采取下述兩種措施：第一種是在一定程度上增加絕緣子片的數(shù)量;第二種則是使用絕緣導(dǎo)線，雖然這兩種措施能夠發(fā)揮一定的作用，但是卻不能普遍的解決問題，并且其對(duì)架空輸電線路絕緣水平的提高作用效果并不明顯。也就是說，為有效提高架空輸電線路的絕緣水平，可以在原有的空間上采取合理措施創(chuàng)造出新的空間，主要做法包括使用絕緣橫擔(dān)替換原有金屬橫擔(dān)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)桿塔本身結(jié)構(gòu)的有效改造，進(jìn)而增加電氣絕緣之間的距離。而對(duì)于重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域，為實(shí)現(xiàn)增加防雷效果的目的可以通過集合式產(chǎn)品完成對(duì)架空線路的綜合改造，此做法還能夠有效杜絕下述缺點(diǎn)：其一是不同防雷設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量?jī)?yōu)劣不一樣;其二是設(shè)備簡(jiǎn)單疊加等。

五、結(jié)論

對(duì)于架空輸電線路來說，雷擊跳閘故障會(huì)對(duì)其產(chǎn)生比較嚴(yán)重的危害，因此，必須采取合理措施實(shí)現(xiàn)對(duì)雷擊故障的有效預(yù)防。為此，相關(guān)輸電線路企業(yè)應(yīng)該在綜合考慮架空輸電線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及周圍所具有環(huán)境特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，合理選擇恰當(dāng)?shù)姆览状胧?，從而達(dá)到預(yù)期的防雷效果。

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