山区输电线路防雷相关问题的探讨

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

山区输电线路防雷相关问题的探讨
摘要:随着电力建设的发展,电网面积在逐年扩张,逐渐覆盖包括山区在内的
全国广大地区。

目前,山区输电线路已成为国内电网的重要组成部分,但它们极
易受至雷击的威胁,一旦发生事故,又难以及时抢修。

为保证山区居民安全、连
续用电,需要认真研究山区输电线路防雷相关问题,并寻找防范对策。

关键词:山区输电线路;防雷性能;问题;探讨
我国一个多山的国家,据统计,山地约占国土面积的43%。

从陕北到贵州,
从浙江到广西,从湖南到四川,各个省份都有大面积的山地,这是不以任何人意
志为转移的客观存在,山区居民很难用上电,束缚了他们的生活方式,也制约了
山区生产的发展。

数十年来,国家坚持不懈地推进电网建设,1978年全国电网覆盖率不足50%,一半的居民用不上电;2015年,我国已实现全国通电[1]。

——山区电网的建设,
一方面拉动了经济的发展,改善了山区居民的生活;另一方面,又让漫长的山区
输电线路长年累月地暴露在复杂的野外环境中,增大了遭受输电线路雷害的风险。

一、雷击对于山区输电线路的危害
闪电属于一种自然放电,每次闪电都会产生持续时间极短、但幅值极高的电流。

据研究,一次雷电会发生2~3次闪电,每次闪电间隔的时间大约为0.05秒,每次闪电持续的时间不足0.0001秒,但每次闪电电流的强度可以达到10000安培,甚至100000安培。

——当雷电击中输电线路时,会在瞬间产生极高的过电压,导致继电保护动作使断路器跳闸,切断输电线路,造成停电;雷电的强大瞬间电流
还可以烧毁、熔断、炸毁导线,破坏电力设备(目前供电系统内部普遍使用大容
量设备与变频设备,受闪电瞬态过电压影响极易在瞬间出现超出稳定值的内部浪
涌电压和浪涌电流),电流甚至可能侵入变电站,烧坏电力绝缘设备[2]。

二、山区输电线路防雷问题分析
(一)山区地形条件增大了雷击跳闸概率
闪电总是蜿蜒沿着积雨云中电阻最小的路径行进,直到电荷碰到地面上最突
出的物体,而山区高度较高,更接近积雨云云底,同时又极易聚集电荷,因而容
易遭遇雷击。

此外,山区容易满足大气热力条件,只要遇到冷空气配合,便能形
成对流不稳定层结,导致雷雨云剧增。

据研究,位于坡度较大的山区上的输电线
路与平原地区同类型输电路相比,绕击率要高出三倍以上。

(二)接地电阻在防雷实践中的表现无法满足要求
根据理论上的计算,当接地电阻达7欧姆时,交流500kV直线酒杯塔的耐雷
水平可达176.7千安培,±500kV直流线塔的耐雷水平可达315千安培。

但从接地
电阻的防雷实践来看,却存在着一些问题:有些杆塔接地电阻过大,以致闪电瞬
间电流无法通过地网进入地面,反而升高了塔顶电位,最后击穿了线路绝缘子;
有些山区输电线路杆塔接地电阻上的降阻剂在多年风吹雨打下流失,腐蚀了接地
电阻,导致阻值增大,而接地电阻阻值越大,耐雷水平越低。

——当接地电阻阻
值上升到30欧姆时,交流500kV直线酒杯塔的耐雷水平会下降到81.2千安培,
±500kV直流线塔的耐雷水平会下降到167千安培[3]。

(三)运行维护不到位
山区输电线路长度一般超过100公里,跨山越岭,工作人员往往难以翻山越
岭巡视线路,以致运行维护无法到位,增大了输电线路遭受雷害的风险;还有一
些维护人员缺乏责任意识,专业能力不强,没有及时发现输电线路绝缘老化,或
没有及时处理防雷角偏差,留下了安全隐患。

三、山区输电线路防雷对策
(一)优化山区输电线路建设
不谋全局者,不足以谋一事;不谋长远者,不足以谋一时。

山区人烟稀少,
生产力落后,可开采资源、能源不多,交通不便,且国家正在推进贫困山区整体
移民扶贫;因此,必须考虑优化山区输电线路建设,适当缩短山区输电线路长度,有意识地放弃一些雷害多发区的输电线路。

另一方面,要强化输电线路基础建设,尤其要加深接地电阻的埋深,确保水平接地体覆盖长度,做好每一个接头焊接,
按照要求填土。

要针对各山区的具体情况,采取降阻剂或接地模块,提高输电线
路接地的安全性。

——鉴于降阻剂会出现流失(还会腐蚀接地钢筋),可以考虑
使用高效防腐型接地模块。

接地模块是以导电非金属材料为主的接地体,适用于
各种类型的土壤环境,接地体中导电材质的导电特性不受干湿度、高低温等季节
变化的影响,可耐瞬间破坏性电流的冲击,不受季节影响,阻值可保持长期稳定。

(二)更换绝缘子
目前,许多山区输电线路使用的是P-15针式绝缘子、P-20针式绝缘子,它们
的质量较差、抗雷击水平低。

因此,可以考虑更换为支柱式绝缘子或瓷横担绝缘子。

支柱式绝缘子具有很强的抗张强度与搞弯强度,可明显提高防雷水平,适用
于绝缘线支撑,安装施工也比较方便[4]。

瓷横担绝缘子采用实心瓷件,绝缘水平高、不会被雷电击穿、事故率低,而且瓷件易受风雨冲洗,具有良好的自洁性,
减轻了更换与维修量。

(三)架设下耦合地线
鉴于山区输电线路地形复杂,维修困难,难以有效控制杆塔的接地电阻,可
以考虑架设下耦合地线,在原导线下方再架设一根新的地线,可以避免雷电与导
线产生耦合,降低瞬间过电压,同时还可以对雷电瞬间电流进行分流,提升输电
线路耐雷击水平,降低绕击率。

(四)加强对输电线路的运行维护
维护人员必须加强对山区输电线路的定期巡视,要制定完善的雷害应急预案,一旦发生事故,及时投入抢修,尽量减少停电时间;要加强运行人员、维修人员
的业务培训,提高他们的综合素质,确保思想上始终不松懈。

同时,也要顾及到
维护人保山的实际困难(工资少、待遇低,劳动强度大,工作辛苦),可以考虑
引进无人机进行输电线路维护。

——无人直升机可以空中悬停,能在人遥控下近
距离对输电线路、杆塔、绝缘子、接地地阻进行巡视检测[5];发生跳闸故障后,
可以迅速到达现场进行故障查找,大大节省人力、物力。

此外,还可以考虑引入带电作业机器人进行输电线路维护工作。

——早在上
世纪80年代,日本九州电力株式会社便研发出了带电作业机器人,现在,他们
已经有180多台带电作业机器人投入实际使用。

目前,我国也研发出了三代带电
作业机器人,它们已经可以胜任带电更换避雷器、清洗障碍、更换绝缘子等作业。

——在山区输电线路上大量应用带电作业机器人,不仅让检修人员远离危险,而
且将体力消耗下降为零,还可以提高防雷作业的效率。

结束语
山区输电线路防雷是一项复杂的系统工程,必须根据具体情况具体分析,因
地制宜、因时制宜地寻找科学、合理的对策,并积极应用最新技术,降低雷害对
输电线路造成的危害。

参考文献:
[1]张维佳,高峰,陈小建.线路避雷器配置方式对山区110 kV输电线路防雷性能影响研究[J].智慧电力,2018,46(04):82-86.
[2]陈萧霖,郝捷,武娜.山区110 kV线路防雷电过电压影响因素的仿真分析[J].电气自动化,2017,39(06):74-77.
[3]李嵩.山区输电线路耐雷水平影响因素研究及雷电监测技术应用[D].长沙理工大学,/kcms 2017.
[4]张雯.安徽六安山区段高压输电线路的防雷能力研究[D].华北电力大学(北京),https:///10.14149/ki.ct.2017.
[5]侯丽霞,弓建新,定明进.山区输电线路雷击特性和导体消雷器防雷效果的分析[J].山西电力技术,2000(03):48-50.。

相关文档
最新文档