送电线路的防雷接地措施

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【摘 要】送电线路是电力系统输送电能的载体,巨大的电能都是通过它把各个变电站和各重要用户连接起来.本文对高压送电线路防雷现状,以及雷击送电线路跳闸的原因,进行分析与研究.通过线路的负荷的性质和电压,以及系统运行方式,并与当地已有线路的运行经验,土壤电阻率高低,地区雷电强弱活动的程度,地形地貌特点等情况结合起来,在把耐雷水平计算出来以后,经过比较技术经济等方面,选择出合理的防雷方式,进行设计送电线路的防雷,以期把送电线路耐雷水平提高上来.

【关 键 词】送电线路接地防雷

目前,主要凭借在杆塔顶端架设架空地线,来完成输电线路本身的防雷；主要是通过检测及改造杆塔接地电阻,开展防雷运行维护工作.由于单一的防雷措施,防雷效果不是很理想.而防雷措施采取耦合地线安装的方式,能使线路绝缘水平得到增强,但却受到一定的条件的约束,实施起来非常困难,如为把线路绝缘水平提高上来,通常采用把绝缘子片数增加的方式,或运用大爬距的合成绝缘子的方法,有效的防止了雷击塔顶反击过电压,但却没有有效的防止雷的绕击,并且塔杆导线对地安全距离,以及塔头部绝缘间隙,往往约束绝缘子片数的增加,导致在一定的限度内,使线路的绝缘程度增强.而一般在丘陵或山区跨越档,采取耦合地线安装方式进行防雷,则比较适用,可以有效的屏蔽,保护导线,通过等击距原理,使导线的暴露弧段降低.但由于线路下方的交通运输,交叉跨越杆塔强度,以及对地安全距离等因素影响架设耦合地线,这种方式不利于在旧线路中进行实施.因此,非常有必要对不受条件限制的线路防雷措施进行研究.综合分析运用安装线路的避雷器,从而使杆塔接地电阻降低,结合防止雷击形式,采纳真正切实可行,而又具有实际效果的最佳方式.

1送电线路防雷现状

目前,在雷电灾害的重灾区范围之内,87.6天为年平均雷暴日数,部分地区高达127天年雷暴日数.发生雷电时,不仅产生巨大的机械力作用,雷电产生的高温和高压,以及高频电磁脉冲,就是最大的灾害源,往往造成火灾,使信息系统瘫痪,爆炸和损毁建筑物等次生灾害,严重损害了国家利益和人民生命财产.而采取的措施主要是凭借在杆塔顶端架设架空地线,来完成输电线路本身的防雷；通过检测及改造杆塔接地电阻,开展防雷运行维护工作.由于单一的防雷措施,防雷效果不是很理想.而防雷措施采取耦合地线安装的方式,能使线路绝缘水平得到增强,但却受到一定的条件的约束,实施非常困难,因此非常有必要对不受条件限制的线路防雷措施进行研究.

2高压送电线路雷击原因

杆塔的接地电阻和雷电流强度,以及线路绝缘子的50%放电电压；还有架空地线的有无,这四个因素是主要影响高压送电线路遭受雷击事故的原因所在.各种防雷措施,对于高压送电线路都有一定的针对性,因此,在设计高压送电线路时,高压送电线路遭雷击跳闸原因,是我们选择防雷方式首先要明确的目标.

2.1分析高压送电线路绕击的成因

通过现场实测和模拟试验,以及高压送电线路的运行经验得知,杆塔高度、避雷线对边导线的保护角,以及高压送电线路经过的地质条件和地形,以及地貌,这些条件影响雷电绕击率.山区高压送电线路的绕击率远远大于平地高压送电线路,约是平地高压送电线路的3倍.山区设计送电线路时,耐雷水平较差的地方在于,会出现大跨越和大高差档距是不可避免的；在雷电活动出现相对强烈的一些地区,较易出现遭受雷击的现象.

2.2分析高压送电线路反击成因

塔杆或顶部,以及避雷线被雷击时,塔体和接地体就会有雷电电流流过,造成升高杆塔电位,同时感应过电压会在相导线上产生.如果送电线路绝缘闪络电压值小于塔体电位的升高,以及相导线感应过电压合成的电位差高压,闪络就会在导线与杆塔之间发生,这就是反击闪络.

3高压送电线路防雷措施

3.1加强高压送电线路的绝缘水平

高压送电线路的绝缘水平会随着耐雷水平的升高而升高,反之亦然.因此加强检测零值绝缘子,从而使高压送电线路足够的绝缘强度得到保证,这非常有利于线路耐雷水平的提高.

3.2把杆塔的接地电阻降低

（1）垂直接地体法.在接地装置的射线上,每隔10米,把长度不小于0.6米的垂直接地体进行设置,宜采用放热焊接垂直接地体,并且应牢固的与接地射线焊接到一起.

（2）集中接地法.在铁塔周围,挖一圈60cm的沟,在沟内每隔3米,设一1.2米镀铜钢棒的垂直接地体,用Ф10的镀铜钢绞线连接所有的垂直接地体,再连接到铁塔的接地引线上.

（3）新型接地材料.随着科学技术的不断发展,在实际工程中,各种新型材料被广泛的应用.传统的杆塔接地被采用,垂直接地体采用镀锌角钢、水平接地体为镀锌圆钢.焊接连接在接地体之间被采用.伤害了焊接部位的材质,造成整个地网易腐蚀,具有用量较大的接地材料和施工现场难度大,以及接地电阻大和接地施工面积大,还有后期具有较大量的维护工作等,这些是这种方式的缺点.

杆塔接地电极选择新型镀铜钢接地棒,水平接地线采用镀铜钢绞线,放热焊接采用联结方式,会使杆塔接地电阻有效的减小,同时由于接地系统整体电感低,造成减小实际冲击接地电阻,使由于高电感反击,传统钢接地体的铁塔设备或线路的情况减少.平提高上来的方式.

3.3运用高压送电线路的避雷器

安装避雷器,当避雷器的动作电压小于杆塔和导线的电位差时,避雷器的分流就会加入,从而保证绝缘子的闪络现象不出现.就实际运行经验来看,在频繁出现雷击跳闸的较高压送电线路上,为提高避雷效果,采取选择性安装避雷器是最有效的措施.线路避雷器一般有无间隙型和带串联间隙型两种：无间隙型避雷器直接连接导线,它是电站型避雷器的替代品,具有可靠的吸收冲击能量,在没有放电的情况下,会延、串联间隙,电压和操作电压,在正常运行下不动作,避雷器本体则不带电,电气老化问题被排除；垂直布置串联间隙的下电极与上电极,具有稳定的放电特性,以及分散性小等优点；带串联间隙型避雷器凭借空气间隙连接导线,在雷电流作用时,它起着把工频电压承受下来的作用,优点是可靠性高和运行寿命长等.在实际中,带串联间隙型避雷器一般是常用的,由于其间隙发挥着隔离作用,系统运行电压,避雷器本体部分基本上不承担,因此长期运行电压下的老化问题可以不必考虑在内,而且本体部分的故障不会影响线路的正常运行.把线路避雷器安装以后,当雷击输电线路时,分流雷电流的情况,将发生变化,通过避雷线,一部分雷电流传入相临杆塔,一部分通过塔体流入大地,当雷电流超过一定值后,分流就会加入到避雷器的动作当中.通过避雷器,大部分的雷电流流入导线和相临杆塔.在避雷线和导线中,雷电流流经时,电磁感应在导线间产生,导致耦合分量在导线和避雷线上产生.因为避雷线中分流的雷电流远远小于避雷器的分流,这种分流的耦合作用会提高导线的电位,造成绝缘子串的闪络电压,大于导线和塔顶之间的电位差,闪络不会在绝缘子中发生,因此,线路避雷器的钳电位作用得到充分的发挥,这就是线路避雷器防雷的原理.

3.4增设耦合地线

在雷电活动强烈的地区,以及杆塔和地段经常出现雷击故障的,根据规程规定需要把耦合地线进行增设.由于耦合地线会增大避雷线和导线之间的耦合系数,会向两侧分流流经杆塔的雷电流,使高压送电线路的耐雷水平得到提高.

3.5采用多支外引式接地装置

如果有导电良好及不冻的河流湖泊在接地装置附近,那么宜采用此法.但在设计和安装时,必须把连接接地极干线自身电阻所带来的影响充分的考虑到,因此,外引式接地极不宜超过l00m的长度.

3.6采取伸长水平接地体

把工程实际运用情况结合起来,经过分析得知,当增大水平接地体长度时,会随之增大电感的影响,造成增大冲击系数,当接地体达到一定长度后,如果长度再增加,也不再下降冲击接地电阻.

综上所述,方环带射线水平浅埋形式是主要的接地装置,0.6m为接地体深埋的尺度.0.8米为耕地深埋的尺度.镀铜钢棒及镀铜钢绞线为接地材料,采用φ12圆钢作为接地引下线,并采用热镀锌进行防腐,电站进出线选择2km左右的长度,选择一般不超过10Ω的接地电阻值,在其他地段的电阻值一般也不超过15Ω,满足《110-500kV架空送电线路设计技术规程》的规定值,是对接地电阻值的要求.

4结语

为对雷击伤害故障进行防止和减少,在设计防雷中,我们要把高压送电线路经过地区雷电活动强弱程度,以及土壤电阻率和地形地貌特点的高低等情况,进行综合全面的考虑,还要对原有高压送电线路运行的经验,以及系统运行方式等的实际情况结合起来,通过比较,把合理的防雷设计选取出来,从而使高压送电线路的耐雷水平得到提高.雷电活动这个自然现象,具有复杂性,需要在电力系统内各个部门的通力合作下,才能把雷电伤害事故尽量减少,最低限度的降低雷电伤害事故带来的损失.