浅论架空输电线路雷电绕击与反击的识别
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浅论架空输电线路雷电绕击与反击的识别
摘要:由于防雷与接地措施不到位而引发的跳闸等事故的频繁发生,给经济社
会的发展带来了很多的不便,因此,加强架空输电线路的防雷接地的相关研究是
非常必要的。反击主要靠提高线路绝缘水平、降低杆塔接地电阻来提高耐雷水平,而绕击主要靠改进线路保护角等方式来降低绕击率。对雷击故障类型进行辨识可
以为防雷设计提供依据,有针对性地采取防雷措施,可提高线路防雷水平。
关键词:架空输电线路雷电绕击反击识别
1 架空输电线路的雷电危害
雷电危害大多发生在春夏两季,但是,它也会受不同地区地理环境差异的影响。雷电对输电线路的危害主要表现在以下几方面:一是,雷电自身的高热效应
危害。当遇到输电线路时,雷电的高热效应会转变为电流,使被击中部位瞬间产
生极高的热能,导致此段输电线路被融化,进而燃烧起来。二是,雷电所产生的
电磁场危害。在雷电形成的过程中伴有电磁效应,当输电线路被雷击中时,这部
分电磁效应会在雷击部位形成交变电磁场,使得电路中的电流量瞬间增大,导致
线路高温燃烧。三是,雷电附带的高压效应危害。雷电形成的瞬间电压通常为高压,能够达到十几万伏以上。这种高压在雷击点会对输电线路上的电气设备造成
极大的攻击,导致输电线路被烧坏、出现短路的情况,甚至还会引发更严重的事故。四是,雷电所发出的电波危害。电波也是雷电附带的一种现象,它经常会干
扰防雷装置的正常工作,使其无法有效发挥防雷功能,变为放电器反击输电线路。
2 架空线路雷击跳闸分析
雷电直击、绕击、反击、直击(雷直击铁塔顶部、雷直击避雷线中央)和反
击(过高的接地电阻,造成塔顶电位大幅度上升)现象大体相同,其耐雷水平在
规程中也是做统一规定,由于篇幅有限,在这我们把它们列入一起进行阐述,而
绕击现象与直击和反击不同,它也是引起高压送电线路跳闸的主要原因,也是我
们今后防雷工作的重点。
雷电直击、反击跳闸一般雷电流较大,如500kV典型铁塔反击耐雷水平可达125kA~175kA,雷电反击一般有下列特征:a.多相故障一般是由直击引起; b.水
平排列的中相或上三角排列的上相故障一般是由雷电反击引起;c.档中导地线之
间雷击放电(极为罕见的小概率事件)的,一般是雷电直击、反击引起;d.一次
跳闸造成连续多级铁塔闪络的,有可能是雷电直击、反击引起。
雷电绕击导线引起绝缘闪络对应的雷电流幅值较小,如 500kV线路绕击耐雷
水平为22kA~24kA。理论分析和国内外实践经验表明超高压线路尤其是山区线路存在明显的绕击现象。雷电绕击故障一般有下列特征: a.雷电绕击一般只引起单
相故障; b.导线上非线夹部位有烧融痕迹(有斑点或结瘤现象或导线雷击断股)的,一般是雷电绕击引起;c.水平排列的中相或上三角排列的上相导线一般不可
能雷电绕击跳闸 d.水平或上三角排列的边相或鼓形排列的中相有可能雷电绕击;e.雷电绕击电流与导线保护角和塔高度有关,当雷电流幅值较大时,绕击的可能
性较小。
对于雷电反击故障,降低接地电阻、加强线路绝缘、加装耦合地线、安装线
路避雷器比较有效,对于雷电绕击故障,减小避雷线保护角、安装线路避雷器、
加装耦合地线比较有效。对于双回路或多回线路,差绝缘配置有一定效果。
3 输电线路雷电过电压识别判据
3种雷电过电压的电流行波区别主要体现在三相电流行波相似程度以及电磁
耦合电流行波的存在。感应雷电过电压三相电流行波相似度较高,而直击雷电过
电压由于雷电流的直接注入,三相电流相似度较低。基于这一特点,提出感应雷
点过电压与直击雷电过电压的识别判据:
式中,ρThres为绕击、反击的判据门限值。
4 架空输电线路的防雷与接地措施
4.1提升绝缘性能
由于地理条件的差异,在一些地区,塔杆之间的跨度较大,这在无形当中就加大了塔杆
落雷的机会。在雷击时,电位高电压大,受绕击的概率大。在高塔杆上增加绝缘子串,加强
线路的绝缘可以有效地进行防护。
通常采用并联间隙绝缘子,电弧和绝缘子的表面在雷击闪络时最好不要有直接接触,然
而操作过电压如果超过了保护间隙的承受范围则很容易造成事故。使用并联间隙绝缘子,可
以在放电时使并联间隙先放电,对放电电弧根部进行捕捉,将雷电导入地面,线路和绝缘子
串都不会受到损坏。并联间隙绝缘子的观测可以直接使用肉眼观测,对保护间隙的维护也比
较便利。
此外,也可以使用差异绝缘法,在同一个塔杆上面的三相绝缘性能是不同的,最下面的
绝缘子比上面的多,这样,在出现了雷击时,导线的绝缘体会最先穿透,雷电会沿着塔杆进
入到地面,能够防止出现双相闪络现象。
4.2架设避雷针
在架空线路防雷电中,避雷针的架设是非常重要的手段,能够防止雷电沿着塔杆流经整
个线路,防止出现过大电流;此外,能够将导线的耦合作用屏蔽。如果架空线路出现了电压
过高现象,安装避雷针也能够解决这一问题。避雷针的安装成本较低,比较实用,将使雷电
的绕击发生率降低,在安装设计时要充分考虑到避雷针与线路的间距,还要将杆塔适当的提
升到一定高度。
5 结语
雷击引起线路故障跳闸进行了原因分析,并从降低杆塔接地电阻、雨季前调节放电间隙、减小保护角、安装防绕击避雷针等方面提出了超高压输电线路防雷保护的对策,可有效地减
少线路跳闸率,提高线路运行的可靠性。
参考文献
[1]杨远.输电线路防雷击跳闸措施的研究.贵州省电机工程学会2007年优秀论文集,2008.