【220KV電網(wǎng)輸電線路施工的防雷措施研究】【論文】

220KV電網(wǎng)輸電線路施工的防雷措施研究目錄TOC\o"1-2"\h\u19111220KV電網(wǎng)輸電線路施工的防雷措施研究 19077摘要 124345關鍵詞：配電線路；防雷措施；線路架設 112658一、緒論 125679二、220KV電網(wǎng)輸電線路雷擊斷線故障分析 224816（一）雷擊斷線機理分析 212948（二）雷擊斷線原因分析 24479三、220KV電網(wǎng)輸電線路防雷措施優(yōu)化 314820（一）運用線路型避雷器實現(xiàn)防雷 328465（二）減小桿塔接地阻抗實現(xiàn)防雷 42567（三）架設耦合地線實現(xiàn)防雷 530400參考文獻 6摘要在進行高壓輸電線路設計的時候，防雷接地設計是其中的重要內容。而在電力系統(tǒng)中，220kv電網(wǎng)輸電線路又是其中的重要組成部分。因此，加強220kv電網(wǎng)輸電線路防雷具有重要意義，可增強220kv高壓輸電線路的安全性。本文主要對220kv電網(wǎng)輸電線路防雷技術進行了研究，并在此基礎上對如何提升220kv電網(wǎng)輸電線路防雷進行了探討，以期220kv電網(wǎng)輸電線路的安全性得到顯著提升。關鍵詞：配電線路；防雷措施；線路架設一、緒論雷電是一種大自然現(xiàn)象，由于其所具有的的高電流特殊性，會產生極大的破壞性，設備一旦被擊中的話會發(fā)生損壞，不僅僅造成經(jīng)濟的損失，嚴重的話還會造成人員的傷亡，所以我們要從原則上面進行預防雷擊的防雷保護設計，這樣才能減少雷電對我們生產生活的損害，將經(jīng)濟損失降至最低并且保障人身安全。目前國內大部分配電線路仍采用裝設避雷線、降低桿塔接地電阻、裝設自動重合閘裝置等方式防雷。雖然電力部門為了提高低壓配電網(wǎng)線路的耐雷水平，已經(jīng)做了大量投入，但是結果卻與預期相差甚遠，配電線路因雷擊而跳閘的事故頻發(fā)。因此，本文首先闡述了國內220KV電網(wǎng)輸電線路主要采取的防雷措施，分析現(xiàn)有防雷措施的不足，研究導致配網(wǎng)雷擊事故誘因，對提高1220KV電網(wǎng)輸電線路供電可靠性與保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。二、220KV電網(wǎng)輸電線路雷擊斷線故障分析（一）雷擊斷線機理分析1.電磁場角度分析雷電會使輸電線路上空形成帶電云層，進而在線路上產生感應電荷，如果線路上空帶電云層中的電荷不是均勻分布的，則不會造成影響；若帶電云層中的電荷呈均勻分布，則會在大地與云層之間的空氣介質形成一個均勻電場。分布在其中的金屬芯導線絕緣層外表會在均勻電場的作用下發(fā)生極化現(xiàn)象，進而導致其外表面產生感應電荷。雖然絕緣介質的擊穿場強要遠高于空氣的擊穿場強，但帶電導線的電場強度受感應電荷的影響產生畸變，此時空氣介質發(fā)生電離現(xiàn)象，使得雷電通過該放電通道進入帶電導線，危害電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。2.力學角度分析目前我國大部分地區(qū)配電網(wǎng)均采用鋁制絕緣導線，但由于金屬鋁的熔點相對較低，雷擊過電壓產生的電弧溫度高于金屬鋁的熔點，加之與電磁力與萬有引力的影響，導致絕緣鋁導線受雷擊時容易發(fā)生斷線事故。鋁原子會在受雷擊后溫度升高進入一個特定的溫度區(qū)間時，其結構極易受到外界沖擊，進而使得鋁導線出現(xiàn)不可逆的裂紋；隨著工頻持續(xù)電流產生的高溫電弧灼燒，使得導線表面的裂紋逐漸加深，因此導線的物理強度進一步下降；加之高溫電弧對導線的加熱與地球引力的作用，使得鋁制絕緣導線極易因雷擊造成斷線事故，嚴重影響配電網(wǎng)線路安全穩(wěn)定運行。（二）雷擊斷線原因分析絕緣子在發(fā)生雷電災害時，由于線路耐雷水平小于遭受的雷電強度高，而造成閃絡。同時，由于閃絡轉瞬即逝，因此并不會引起線路跳閘。而當雷擊造成的極大電流被分流后，由于工頻持續(xù)電流作用于輸電線路，進而產生持續(xù)短路電弧，從而擊穿線路絕緣保護層，導致線路跳閘。國內配網(wǎng)線路大多采用非直接接地方式，雷擊極易引起絕緣水平較低的線路產生對地閃絡。220KV電網(wǎng)輸電線路遭受雷擊可分為兩類情況：第一類是雷擊導致一相線路對地短路，不過此時在工頻電流影響下并不會觸發(fā)保護動作跳閘，能夠繼續(xù)供電一段時間并等待檢修人員前往維修；第二類是雷擊閃絡轉變?yōu)榉€(wěn)定的工頻持續(xù)電流，進而形成相間短路，此時的短路電流超過限值，線路保護動作跳閘?？梢钥闯觯€路雷擊跳閘率受系統(tǒng)中性點運行方式和防雷性能的影響較大。前面分析過，線路發(fā)生雷擊斷線的事故中95%是絕緣線，這是因為絕緣線的絕緣層會限制電弧移動，造成固定位置的電弧灼燒形成斷線。雷電沖擊閃絡過后，持續(xù)的工頻短路電弧受位置固定的影響無法移動，而采用裸導線的架空線路則與其不同。裸導線受雷擊發(fā)生閃絡時，雖然工頻持續(xù)電流會使得電弧起燃，由于受到電磁力的驅使，電弧會以裸導線表殼指向負荷電流的方向發(fā)生位移，而并不會只在導線上的某個特定位置發(fā)生燃燒反應，因此不會導致斷線故障。三、220KV電網(wǎng)輸電線路防雷措施優(yōu)化（一）運用線路型避雷器實現(xiàn)防雷線路型避雷器主要是針對架空線路防雷的避雷器，一旦輸變電線路被雷電擊中，能夠及時將雷電流分流，有效限制雷電流在可承受水平，從而提高線路的耐壓水平，提升了防雷能力。與此同時，部分雷電流不可避免的流經(jīng)線路，受到電磁耦合作用的影響，絕緣子能夠因為導線與桿塔的電位差的減小而降低了閃絡的概率，進一步提高了線路的供電可靠性。在架空線路與架空線路或者架空線路與電纜的分支點安裝有線路型避雷器，能夠更好的發(fā)揮避雷器的保護作用，擴大保護范圍而不僅限于桿塔，以及改善之前線路型避雷器在實際生產運行中遇到的缺陷。同時，220kV線路接地電阻大于10Ω，或運行經(jīng)驗證明反擊故障為主的線路（段）宜在三相均安裝避雷器；否則，單回路可僅在兩邊相安裝，同塔雙回路可僅在兩側的上、中相安裝。通過總結在實際生產運行中的經(jīng)驗，線路型避雷器對于瓷橫擔型和3片或4片型絕緣子串，因為它們會影響其在運行中的動作值，不利于提高動作可靠性。通過優(yōu)化改進為5片型絕緣子串，能夠有效解決這個缺陷。還可以通過增加可調式過電壓保護間隙裝置進行聯(lián)合運行，一旦避雷器無法動作時能夠及時預防事故的產生，同時也能對避雷器起到保護作用。（二）減小桿塔接地阻抗實現(xiàn)防雷配電線路發(fā)生雷擊現(xiàn)象時，會形成雷電流，這個雷電流流入大地，過程中和分流有關。而在雷擊桿塔的時候，雷電流入地的電流值與桿塔本身的接地電阻有很大關系。以大地為參考零電位，則只需要計算桿塔的塔頂電位。這個電位受桿塔周圍土壤率的影響，以及桿塔的接地阻抗的影響。部分線路桿塔的接地阻抗數(shù)值超過正常值，因此要采取相關措施來降低其接地阻抗。常用的降低接地阻抗的方法有如下幾點：（1）桿塔的沖擊接地電阻由兩部分構成，首先是位于桿塔上的工頻接地電阻，再者是由估算得到的沖擊系數(shù)，兩者之積就是實際的沖擊接地電阻。對于出現(xiàn)接地電阻數(shù)值超標的現(xiàn)象，常用水平外延接地的方式，通過降低工頻接地電阻的同時，也能降低沖擊接地阻抗的大小，達到所需要求。（2）桿塔的電位取決于周圍的土壤率，對于有較低阻抗率的土壤深處，將接地極深埋或者是采用豎井型可以有效避免這個問題。（3）降阻劑可以降低阻抗率，普通的降阻劑達不到應有的效果時，使用高效膨潤土降阻防腐劑，降阻性能更好。目前國內常使用降阻劑可以有效降低阻抗率，但是一般情況下會有一個范圍，通常來說降阻劑的阻抗率低于0.135。降阻劑還有一個外在表現(xiàn)，當接觸到水會膨脹，因為是和土壤接觸，土壤截面也會變大。同時，降阻劑因其吸水和保水的特性，會間接的影響到土壤參數(shù)大小，進一步降低土壤電阻率。有些土壤的電阻率很高，為了達到降低土壤電阻率的目的，會使用降阻劑來降低其接地阻抗。相關的使用方法和注意事項如下圖3.1所示。圖3.1水平接地體施加降阻劑由圖3.1可知，這個效果圖由4層結構組成，分別是回填土，降阻劑，接地體，降阻劑共4層，并且按照從上到下的層次來排。第一步是先構造出一個挖槽，挖槽的最底部先鋪上一層降阻劑，降阻劑的深度大概在30-40cm，接著第二層是水平接地體，直接鋪在降阻劑的上方，然后進行焊接。在焊接完之后，在第二層上再鋪上一層20-30cm高度的降阻劑，最后一層鋪上回填土，值得注意的是，為了達到更好地效果，回填土要選用細土。其中，若所構造的挖槽的寬度是x，降阻劑的厚度是y，則x和y必須滿足一定的要求，這個要求和土壤阻抗率以及所以要改變的接地阻抗有關。列如：設定一個土壤阻抗率為a（a<300），接地阻抗設為b（b=4），x、y的范圍設定在15-30cm。改變土壤阻抗率的大小，若a>300，且b不大于1，此時x、y的數(shù)值會產生變化，變成20-40cm。由此可以看出這個方法可以達到所需要求。（三）架設耦合地線實現(xiàn)防雷地線與導線之間有耦合效應，雷擊桿塔時，頂端會產生的感應電壓，并且逐漸升高，因此絕緣子受到的沖擊電壓就會明顯降低。所以，架設耦合地線是當無法降低或者較難降低桿塔接地電阻時的一個絕佳解決方案。與此同時，當有較大雷電流時，耦合地線能夠將部分雷電流分流至桿塔的接地裝置起到分流的作用，桿塔的接地阻抗越大，其效果越明顯。另一方面，導線上的感應電壓分量會因為耦合地線的架設而減少，是得益于桿塔與線路的電位的增大，從而對于線路防雷水平的提升很有幫助，大大提高了供電可靠性。綜上所述，220kv電網(wǎng)輸電線路防雷質量的好壞將會對輸電線路的正常運行產生直接影響。因此，技術人員應該對220kv電網(wǎng)輸電線路防雷技術加強研究，提高防雷的效果以及水平，保證220kv電網(wǎng)輸電線路在正常工作以及運行時安全性得到保障。參考文獻