高壓輸電線路的防雷保護

摘要：工業電氣工程高壓輸電線路是指從發電廠輸出的220千伏以下的高壓電通過高壓輸電線路運輸到更遠的地方，滿足更多人和企業的需求。隨著社會經濟的不斷轉型和發展，整體社會用電量不斷地增加，尤其是工業電氣工程施工過程中需要使用的工業用電設備較多，促使工業電氣工程的用電功率越來越大，因此，在工業電氣工程施工過程中，電氣工程企業一定要特別重視對高壓輸電線路進行日常的維護和檢修工作，同時，還要特別重視雷電襲擊對高壓輸電線路造成的不可逆的損害，這些對電氣工程的整體供電以及配電服務質量具有特別重要的作用。關鍵詞：高壓輸電線路；防雷；保護1雷擊對電氣工程高壓輸電線路施工過程的影響在工業電氣工程高壓線路的施工過程中，由于高壓線路經常是暴露在外界環境的，所以很容易受到外界自然環境的侵蝕以及損害。雷擊對于高壓線路的正常運行具有非常關鍵的影響。首先，在高壓輸電線路的施工過程中，遭遇到雷電侵襲時，會將雷電的大量電壓都過渡到高壓輸電線路中，由于高壓輸電線路的最高電壓是220kV，由于雷電所帶有的能量是巨大的，對于高壓輸電線路而言是難以承受的，從而高壓輸電線路將會強制開啟保護機制，致使高壓輸電線路的繼電保護裝置跳閘，從而強迫高壓輸電線路的開關斷路，由于突發的斷路情況會對高壓輸電線路造成不可逆的傷害。其次，雷電作用到高壓輸電線路中的時候，還可能會對高壓輸電線路周圍的施工機械和設備造成一定程度的損失，還有可能對施工人員以及周邊的人民群眾的生命安全造成巨大的威脅，同時，高壓輸電線路發生雷擊事故后，還可能發生二次事故，對人們的生命安全造成二度傷害。最后，強大的雷電的電流能量作用到高壓線路上，會使得高壓輸電線路由于高溫或者高壓而發生熔融或者斷裂現象，進而使高壓線路由于雷電的高溫以及高壓作用而熔斷或者斷開，對于后續施工人員的維修工作造成嚴重的阻礙，從而加大工業電氣工程對高壓線路施工的維修成本，對電氣工程企業的經濟效益發展造成阻礙。2輸電線路的防雷措施2.1防雷直擊導線采取的措施是在輸電線路上架設避雷線，目前高壓輸電線路架設避雷線在實際工程中被公認為防直擊雷最行之有效的措施，也是防直擊雷措施的首選措施。避雷線可以對雷電流進行分流，能夠減少集中流入某一基桿塔的雷電流，進而會導致桿塔電位降低;此外，可以與導線產生耦合，降低導線上的感應過電壓，同時還會對絕緣子串上的過電壓予以削弱;對導線有屏蔽作用。2.2防閃絡防閃絡即防止雷擊時發生或減少發生線路絕緣閃絡，采取的方法有加強線路絕緣(提高絕緣子片數)、降低桿塔的接地電阻(提高耐雷水平);高土壤電阻率地區，若雷擊事故頻發，接地電阻又難以降低，此時可以在導線下方架設耦合地線，增強導地線之間的耦合系數，加裝接地拉線并設置單獨的接地裝置以增強分流。其中，降低桿塔接地電阻提供耐雷水平進而防閃絡是工程中最經濟最實用的辦法。工程中應予以優先考慮。對于加強線路絕緣，表面看起來簡單，只是增加絕緣子片數即可，但是實施起來很困難，具有很大程度的局限性，不僅增加了絕緣費用，由于增加絕緣子會導致絕緣子串長度變長，桿塔的空氣間隙變小，若想保證線路安全運行還必須增大桿塔的尺寸;桿塔尺寸變化，必然導致桿塔結構變化，桿塔需要重新設計，同時桿塔鋼材用量必然升高，一般僅在落雷機會較多的大跨越高桿塔上使用(桿塔空氣間隙有較大的余量)。增加絕緣子串長度后，線路雷擊閃絡率降低了，但存在的問題是線路絕緣與變電站設備絕緣配合可能出現沖突，即如果線路上雷電過電壓不能沿著線路桿塔釋放到大地而有效降低雷電流幅值，此時雷電流只能順著線路侵入變電站，但是變電站電氣設備雷電沖擊絕緣水平較低遠達不到抵抗雷電過電壓的絕緣水平，故會對變電站內電氣設備絕緣造成損壞。所以此方法應慎用。2.3防建弧線路遭受雷擊發生閃絡的時間其實非常短暫，保護裝置來不及反應跳閘，此時若控制其不產生穩定的工頻電弧，即能減少雷擊跳閘率，可以采取的措施主要有2種:一種是在變電站內安裝消弧線圈，另外一種措施是在線路上安裝避雷器。變電站內安裝消弧線圈，其作用是控制雷電過電壓所引起的相對地沖擊閃絡不轉變為穩定的工頻電弧，從而達到降低建弧率和減少斷路器跳閘次數的目的。線路上安裝線路避雷器，避雷器安裝時其實是與絕緣子串并聯，雷擊時避雷器工作導通，這樣可以防止線路絕緣子發生沖擊閃絡，且避雷器能夠自行關斷進而切斷工頻電弧，從而降低雷擊跳閘率。2.4防停電線路在遭受雷擊后的補救措施，即絕緣瞬間閃絡保護跳閘，此時由于閃絡時間較短，絕緣能夠自動恢復，因而可以采取重合閘的方式予以補救。若是雷擊引起的瞬間故障則線路合閘成功繼續供電，若變電站電源線路是同塔雙回線路還可以采取不平衡絕緣的方式，即在發生雷擊時犧牲一回線路來保證另外一回線路的運行。2.5合理控制線路檔距當桿塔受到雷擊時，雷電波會沿著導線傳播，從桿塔傳播到塔基需要一定時間，因此，若線路檔距不同，則對線路的耐雷水平也會產生不同影響。當線路檔距較小時，由于避雷線向相鄰桿塔分流的雷電流較多，線路避雷器殘壓對相鄰桿塔上絕緣子串作用電壓能夠形成鉗制作用，因此，線路耐雷水平處于較高狀態；當線路檔距增加時，避雷線的分流作用明顯下降，無法及時分流雷電流，同時，鉗制作用也明顯減弱，因此，線路耐雷水平受到明顯影響。綜上所述，合理控制線路檔距也能在一定程度上保障線路耐雷水平，降低繞擊跳閘事故發生率，保護輸電線路運行安全。2.6架設避雷線架設避雷線是輸電線路防雷設計的基本措施。避雷線一般位于塔頂導線之上的位置，可對導線起到很好的屏蔽作用。高電壓等級輸電線路一般架設雙側導線，形成對導線較小的保護角，能有效屏蔽雷電繞擊。而對于110kV及以下電壓等級，由于桿塔較低且導線與避雷線間距較小，一般架設單根導線就可以有效防止雷擊。2.7安裝可控放電避雷針相關研究表明，雷云對地表物體的放電方式有兩種，分別是上行雷閃與下行雷閃，當發生上行雷閃時，電流幅值相對較小，平均值在7kA以下，陡度較低，不超過5kA/μs，一般不會造成繞擊跳閘事故。當發生下行雷閃時，電流幅值相對較大，平均值超過40kA，且陡度較高，在30kA/μs以上。上行雷閃所產生的上行先導對地表物體能夠起到屏蔽作用，從而降低雷云放電時物體上的感應過電壓。而可控放電避雷針正是利用該原理，使避雷針的針尖所處電場強度在特定條件下極高，從而快速產生放電脈沖，引發上行雷閃放電，而上行雷閃不會造成繞擊跳閘事故，即可達到保護線路目的。總之，高壓輸電線路是工業電氣工程施工過程中最重要的關鍵環節，對于促進我國經濟發展具有非常重要的作用。所以，工業電氣工程在施工過程中，要特別重視對高壓輸電線路進行及時的檢修和維護，及時發現高壓線路工程中出現的各種問題和不足。例如，高壓線路設計不合理以及工作人員不能及時地對高壓線路進行檢查和維護管理等情況，進而提出針對性的建議和措施，根據實際的電氣工程高壓線路施工情況，采用符合規定和要求的防雷設置，對其進行及時的檢修和維護，有效減少電氣工程中雷擊事故的發生，降低事故發生的可能性和后果嚴重程度，有效提高電氣工程高壓線路施工的安全性，進而有利于電氣工程能夠更好地為社會提供優質的供電服務，促進社會和諧穩定地發展和進步。Reference：［1］關志成，朱英浩，周