220kV输电线雷击危害及变电所防雷

V输电线路中的变电所是保证供电安全的重要设施,但是在线路遭受雷击的时候,因为雷击电流和工频短路电流的双重作用下,会直接影响变电所的正常运行。所以应根据实际的线路情况,采用最佳的防雷措施,防止雷击影响变电所的设备安全与供电运行。

关键词:雷击断线 危害成因 防雷措施

中图分类号:TM862 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(a)-0125-01

1 雷击导致导线断线的原理

从工作的架空的绝缘导线和的导线的耐受雷电的特性是完全不同的,当直击雷和感应雷所产生的过电压作用在的导线上的时引起的绝缘子闪络,连续的工频电流电弧在电磁力的影响下,沿着导线向着背离电源的方向快速的移动,电弧的根部固定在导线的表面移动,电弧的腹部则随着根部同时向前运动,产生的热应力也不断的向上空漂浮。按照电弧放热的情况,其根部的温度最高,对导线的损害严重,电弧的腹部温度较低,不会对导线产生损害。

2 架空的接地线路的断线

2.1 电流热效应

雷电击中架空地线的时候,雷击点的电流密度增加,雷击点温度也骤然增加,电弧的温度可以达到数千K。虽然雷击电流通过导体的时候产生的热量并不是很大,但是在直接与放电通路相接处的地方仍可产生高温的效应,有时可以产生几毫米的熔断效果。这种情况是一些架空地线不正常的断股主要原因。雷击电流的电弧热效应可以看作是绝热过程。在其产生电弧的热效应是可以利用公式进行计算的。由于雷击电流的大部分能量都集中在电弧上,而电弧的作用点很小,因此雷击电流所引发的电弧所导致的接地导线的温度会很高。通过研究发现,利用29kA～57kA的振荡波对1.8股径的GJ-50钢绞线的时候,钢丝虽然不会产生完全的熔断,但是还是会出现一定程度的灼伤,利用57kA的振荡波冲击3.0钢丝的时候,镀锌层受到损伤明显;而冲击直径1.8的钢丝则会熔断。这就说明了如果仅仅参考雷击电流的热效应仍然不能完全解释雷击导线使其断线的真正原因,不同的是导线钢丝的直径如何,就会产生不同的熔断能量,因此较细的导线容易出现断股的原因。

2.2 雷击电流的冲击

在雷电的作用下,往往会产生较大的冲击力,如对树木和建筑造成冲击伤害的情况也有所记载。这说明雷电的作用会产生较大的机械冲击力。在架空的导地线受到雷击的时候,如果雷电冲击波的能量大于导线所能承受的载荷,导线当然就会出现断裂。雷电产生的冲击波往往取决于雷电流的幅值和波长,导线的耐受能力则取决于其结构和状态。

3 220kV变电所防雷措施

3.1 变电所内避雷器设置

就目前看,在220kA变电所已经广泛的安装了氧化锌避雷装置,氧化锌压敏电阻的特征是具有理想的非线性伏安特性,尤其是对高频电压的影响呈现高阻值,冲击电压下则为低阻值,和普通的阀式避雷器相比其优势更加的明显。在变电所避雷系统中,三侧母线应全部安装版避雷器,且尽量与变压器靠近,以此减少接线的距离,保证电气在可以受到保护的范围内,以此达到保证安全运行的目的。在避雷器的使用中必须降低其流过电流的残余电压,同时保证经过避雷器的电流也小于5kA。另外在变电所防雷时应限制入侵波的陡度与设备和避雷器的距离。变电所进线保护可以很好的限制流经避雷器的电流幅值与入侵波的陡度。变压器与避雷器之间的电气距离如果过大则冲击电压将超过极限,避雷器的作用将被削弱,以此在采用避雷器保护的时候应控制距离。

3.2 220kA变电所进线防雷

变电所的进线保护是对雷电流进行限制的重要措施,按照国家的规定与操作规范,对于35kV和以上的线路必须进行全线的避雷线架设,尤其将变电所附近的2km范围内纳入到进行保护段,避雷线的保护角度应控制在20°上下,以此减少雷击的几率。这样雷击进线的概率将降低,控制了变电所进线段遭到雷击或者反击的情况出现,而在进线段外遭到雷击时也只有少量的雷击电流进入变电所,因为变电所进线段的阻抗存在,从而大大削弱了雷电电流的幅值;受冲击电压的影响也将降低入侵波幅值与陡度,这就可以有效的避免进线段雷击而引发的变电所设备受损。

3.3 线路避雷器的应用

在220kV线路长度大且往往在空旷的田野或者高山地区穿过,因此高压线路容易遭到雷击,造成线路雷击跳闸故障。按照雷电观测系统的统计结果,应对重点雷区的高压线路进行重点防雷,采用更加有效的防雷措施。根据实际的线路情况对线路加装避雷器、引雷装置等消除或者防止雷电波沿着线路进入变电所而引发跳闸事故。根据我国的规定变电所的220kV出线侧必须安装避雷器。

变电站的进线保护应当选择无间隙的避雷器,因为氧化锌阀片有良好的陡波性能,可以在设备受到多重雷击是起到保护效果。高压线路通常采用的是带有串联间隙的氧化物避雷器,即在物间隙的避雷器的本体上在串联一个空气间隙或者绝缘符合支撑件。有串联间隙的线路避雷器有避雷器与外部串联间隙构成,本体与普通的复合外套避雷器相似,外部串联间隙即起到放电间隙效果,由两环或者两棒型放电电极构成。

3.4 变压器中性点防雷措施

变压器的中性点在不同的线路中接地方式不同,因此在中性点上出现的电压幅值也就不同。中性点上如果不接地或者经过消弧线圈进行接地时,变压器应按照绝对绝缘的形式设计。通常在变电所有两条或者多条进线的时候,没有遭到雷击的线路会充当分流线路的作用。同时变压器绝缘设计会保持富裕度,这些都可以帮助变压器避免雷击。在220kV变电所中根据实际情况高压变压器的35kV侧的中心点应加装避雷器。220kV系统因为电压较高,中性点通常是带有直接接地措施的,因为继电保护整定配置与防治通信干扰等要求的限制,控制单相短路电流,其中有一部分的变压器需要中性点不接地。综合的考虑,兼顾防雷控制过电压的需求,在中性点上加装可调节的空气间隙与避雷器共同运行是有效的措施。

4 结语

综合的看,要有效的防止雷击导致的架空地线断线,应对整线路的状况进行合理的评价,即针对不同的线路的架设情况调整防雷的措施,其核心的原则就是增加导线的抗熔断性,降低接地电阻,提高接地网络的有效性,同时做好日常的维护,保持接地网络的正常运行,避雷设施的完整和稳定。

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