電線路所輸送的電壓等級越高,電線桿塔的高度越高,線路的尺寸越大,就更加容易遭受雷擊。而220kV輸電線路作為重要的輸配電骨干網架,其廣泛分布的特點使得其遭受雷擊的概率升高,嚴重影響電網所在地的社會經濟發展。200kV的防雷技術是在輸電線路設計及運行階段預防雷擊,降低遭受雷擊概率的有效手段,研究電力系統220kV輸電線路綜合防雷技術研究能夠增加電網運行的安全性和穩定性[1]。
1雷電對輸電線路的危害
雷電是一種自然現象,它一般發生在雷雨季節。所以,依據我國的季節特性,夏季容易發生雷電事故。有一個常識是,雷電很容易發生在高層建筑或建筑物的上。事實上,輸電線路經常被雷電損壞。雷電對輸電線路的危害主要體現在三個方面。首先是當雷電發生時,伴隨著嚴重的高熱效應。因此,當雷擊在輸電線路上時,它將瞬間產生甚至高達數十萬的大電流。這個高電流值將使輸電線路溫度上升到很高的值。當達到金屬熔點時,輸電線路中的金屬線將熔化,甚至導致輸電線路塔的坍塌,這對輸電線路來說顯然是致命的,并且直接導致電力系統的經濟損失。第二個方面是雷電現象將產生高壓效應[2]。雷電的電壓值可以達到100000伏以上。當在輸電線路上發生雷擊時,這種高電壓會直接導致輸電線路短路,跳閘甚至燒毀變壓器。這對電氣設備和金屬線的損壞非常大。嚴重的情況是能夠產生火災甚至爆炸,威脅人生和財產安全。第三方面,伴隨著雷電現象的發生是電磁感應現象。這些電磁感應會使輸電線路形成電磁場,間接導致傳電流的增加,伴隨著高熱效應,對輸電線路造成無法修復的危害。因此,在輸電線路中應用防雷技術是非常必要的[3]。
2電力系統220kV輸電線路遭受雷擊的主要原因分析
220kV輸電線路一般都會與500kV輸電線路產生交叉跨越,更高電壓等級的輸電線路從遠方可能帶來雷電,而220kV輸電線路防雷設計一般都要低于500kV輸電線路。如果面臨500kV輸電線路受雷擊傳送至220kV輸電線路的情況,那么220kV輸電線路防雷設計的不足之處就要暴露,容易受到雷擊而損壞。在220kV配電線路的設計中,大多使用針式絕緣子。220kV輸電線路中間跨度大,可以很好地抵御臺風,雷電等天氣。然而,這種設計的缺點是,當絕緣體損壞時很難立刻發現故障。目前,供電局使用的絕緣子絕大多數是耐壓35kV的絕緣子。由于雷擊后的高耐壓,一般可以繼續工作,因此更難以發現問題和隱患[4]。因為桿塔安裝和輸電線路設備的安裝都可能存在不合理的現象。例如,鐵和一個圓形接地線焊接不緊密,導致土壤松散的多方面的缺陷。避雷器質量很差或多年來一直被雷擊,故障狀態時很容易使線路受雷擊。使用測試接地電阻儀器的不規范行為,也可以使得220kV輸電線路由于防雷設備安裝選購不合理遭受雷擊[5]。
3電力系統220kV高壓輸電線路防雷接地技術要點分析
避雷針的安裝。在220kV高壓輸電線路中,避雷針是一種重要的防雷工具,它對防雷效果有直接影響。當雷云和地面保持一定高度時(即發生雷擊),避雷針首先要主動監測先導放電情況,然后避雷器能夠直接改變雷云中先導放電通道產生的電場方向,將雷電引入接閃器里面,將活躍電(屬于雷電)引到避雷針設備中,經由避雷針的電力無害化的傳導工作,減緩雷擊給輸電線路帶來的損害。避雷線的布置。避雷線是220kV輸電線路的經典防雷措施之一,主要作用是將輸電線路逃離雷電攻擊,保護輸電線路的安全。從而達到對220kV高壓輸電線路的防雷保護作用。避雷線能夠分流,達到降低塔內電流的作用。垂直地極安裝。在220kV輸電線路架設過程中,若發現地區土壤電阻率非常好,建議采取垂直地極的安裝用于強化輸電線路的防雷效果。一般將地極埋深0.5m,當然不同地區需要對具體的安裝深度進行計算。
4電力系統220kv高壓輸電線路防雷的有效對策
4.1開展接地巡檢,及時發現問題
避雷器性能良好、接地線處于正常狀態,有利于保障220kv高壓輸電線路的平穩運行。供電部門應該仔細核查220kv高壓輸電線路防雷設備接地線路,并記錄輸電線路運作的狀況,確定預防的關鍵點,從而確保雷雨季節電網設備的安全運行。夏季天氣變化起伏大,強對流天氣頻發,時常伴有雷陣雨,供電部門首先應該根據過去的工作經驗,對電網防雷避雷的措施和工作規劃進行調整和完善;其次,對于以往發生雷擊的跳閘線路與電力設備,要積極開展數據分析工作,搜尋發生雷擊可能性較大的跳閘地段、線路和設備的范圍,對電網防雷示意圖進行完善,確定防雷的針對性方案,將電網防雷的屏障搭建穩固;第三,加大電網設備巡查的頻率,將特殊天氣特訓的工作制度落實到位,同時以“巡改結合”為基本原則,檢測變電站和220kv高壓輸電線路的各級電力線路防雷的基礎設施,主要檢查設備和接地網、架空地線與接地設備的導通情況、接地體的銹蝕程度等等。一旦供電部門監測到接地設備發生銹蝕、引下線與設備連接點松動等問題,必須在時間內進行整改,避免雷電對設備產生的危害,保障設備在雷雨季節仍然能夠正常釋放雷電流;第四,供電部門要對線路防雷保護設施和線路通道進行全面檢查和清理,時間更換損壞的避雷器、瓷瓶、與參數要求不符的接地設備以及接地電阻。對于不符合要求的接地線,供電部門要對其進行重新埋設,這有利于幫助電網更好地防雷抗災[6]。除此之外,供電部門還要經常性地巡查,把握巡查的重點,確保防汛工作的完整性。例如,要重點核查小流域、城市區域、水庫以及易滑坡的山區地段,開展實時監測、預防工作,以免產生次生災害。要重點核查的區域還包括政府、電視臺、交通樞紐、醫院等客戶線路,在地區電網的防汛上下功夫。同時,要對部分區域變電站的墻體進行加固,經常對圍墻外的護坡、排水渠進行視,如果發現問題要時間進行分類處理。要將轄區內的山區面積、區域、氣候條件等因素考慮在內,以電網防雷示意圖為標準,對電網抗雷擊的薄弱之處進行仔細搜索,將特殊天氣特巡制度落實到位,并積極改造適用于防雷的輸電線路,通過減少接地電阻、增強絕緣、安裝避雷器等方式,保障夏季電網處于安全狀態。除此之外,要主動和氣象局保持聯系,及時獲取氣象信息,加強對雷雨天氣的防范與監控。同時,要經常通過上門走訪的方式對重要客戶、專變客戶進行防雷、避雷的知識普及和宣傳,從而將夏季雷電災害對電網安全的影響減至低。
4.2加強接地測試,提升耐雷水平
供電部門要緊緊圍繞220kv高壓輸電線路防雷,做好統一部署、周密安排,穩步推進電網防雷、防汛、抗旱等工作。同時,測試防雷接地的效果,維持防雷穩定性。在防雷測試上,興義供電局提供了很好的樣本,比如該供電局在2018年預計實施防雷測試達到315組的規模,并查找往年雷擊跳閘頻繁的線路,確定綜合系統的防雷整治方案,基桿塔的接地電阻測試完成的數量達到647次,避雷器與放電計數器核查達到618次。與此同時,對配網進行有針對性地防雷接地整改,運用加裝氧化鋅避雷器、裝設放電間隙、改造不符合要求的接地電阻與替換瓷瓶絕緣子等方法,將線路的耐雷水平不斷提高。后,實施1440組防雷整治的項目,以防雷測試的方法,提高地區電網運行的安全性、平穩性。
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