引言:
当雷电击中输电线路时,会发生线路断裂和短路事故。当自然界中的雷电瞬时电压超过8位数时,瞬时电流可达10万安。电流强,高压会给电力设备带来巨大的冲击,瞬时电压冲击电缆会打破绝缘层,导致线路供电中断,雷电会导致线路断路和停电。调查发现,近30%的输电线路出现故障。
一、雷电的危害
自然界雷电对电力设备的损坏将危及整个电网的安全。雷电的危害是每天放电给输电线路带来巨大的电流电压,与建筑设备直接接触,产生电磁感应或静电感应,也会产生热效应和电效应。
(1)电效应
雷电高压高电流瞬时释放出近百万伏的电压电流,直接击穿电气设备中的绝缘层,烧断电线,造成区域停电事故。绝缘层损坏会导致设备内部短路和火灾事故。电流穿透强的防雷设备会增加电位值,电缆电线、电气设备等金属管之间的高电位作用会产生放电。由于雷电电流具有电磁效应,周围空间会形成巨大的磁场,这种磁场中的导体会感应到更高的电势,强大的电势也会使闭合金属导体产生感应电流,从而诱发设备发热或其他损坏事故。当电流接入地面时,地面上可能会发生跨步电压和人身伤亡[1]。
(2)热效应
雷电高压会产生数千安全的大电流,进入输电线路,穿过导体,在短时间内产生巨大的热量。雷电雷击点产生的热值相对较高,热达到近2000焦,容易爆炸,熔化电缆,诱发更大的爆炸事故。因此,可以看出,当瞬时雷电击中电缆时,电缆的材料温度会升高,绝缘层会融化,导致电路短路问题。
(3)其他危害
雷电产生的电流可以突破绝缘层,产生相反的雷电电荷。此时,电流消失或电流未产生的高压会出现放电现象,导致火灾事故蔓延。雷电电流产生电磁感应,在物体位置,不形成交流电流磁场,因此也充满电流,可刺激变压装置局部过热,导致火灾,雷电波侵入防雷装置。高压会对建筑物产生相反的影响,也会导致配电设备短路和输电线路短路燃烧事故,并会导致更大的火灾事故[3]。
(4)雷电对人体的危害
雷电电流通过人体会导致心脏跳动停止,大脑损伤,身体多个器官损伤会死亡。雷击也会发出大量的热量,导致人体皮肤被烧伤。
二、防雷措施
在输电线路上安装大量避雷装置,减少雷电在输电线路中的传输。线路上的雷电电压过高,对电力设备造成损坏,是保证电力设备稳定安全运行的重要举措,也使整个电力系统为企业生产经营和居民生活提供更安全的供电。
防雷措施可概括为泄漏和抗电方法,使用防雷电气设备,使其设备具有更强的绝缘水平。此外,采用其他补救措施,以提高其防雷破坏能力水平。使用一系列技术方法或使用各种防雷装置,安装避雷针隔离线、隔离网和避雷装置,将这些雷电引入地球,输出电流,以减少雷电的危害[4]。
根据变电站内部的电力设施、电站内的结构等电力设备类型,同时对外部雷电采取必要的雷电防护控制措施。如果雷暴和带电绝缘体进入,会给人体带来放电,雷电进入大地产生的对地电压可能会引起致命电击,因此需要进一步控制必要的防雷措施。如果发生雷暴,工作人员还需要采取必要的措施来控制。在野外,电力工作人员还应穿塑料鞋和密封雨衣,加强工作人员自身的安全防护。在树下或有遮蔽的街道上,他们应该离墙壁或树干8米远。如果自然界发生雷暴,他们应该远离山丘和高地,避免铁丝网或金属晾衣绳,尽量远离没有安全防护的建筑设施。当雷暴发生在室内时,也要注意直接雷电的入侵,尽量避免照明设施等大量金属物品,减少输电线路设备对人体的二次雷电放电危害。
三、输电线路防雷措施
(1)架设避雷线
在输电线路上安装避雷线是防止雷电损坏输电线路的重要保护措施。其作用是防止雷击穿导线,并具有分流作用,减少小径流穿透塔地的电流,从而减少低塔位置的定位。通过对线导线的耦合,可以降低绝缘层的电压值。此外,还可以科学避雷,增强导线的屏蔽控制,削弱感应电流的电压值。避雷线通常设置在110kV以上的电压上,35kV以下的电压线保护角度将超过30度。
在330kV以上的超高压和超高压线路上,双变离线的保护角度设置在15度以下。超高压线路很多,线路的保护要求要结合线路的电气规模来确定。绕机闪络区值为0,以减少损失。PC线路中的干电流可以使用B类线路。建筑高平通道和超高线路的电压可以使输电线路绕过一个小间隙,使线路的电力输送正常。
(二)降低杆塔接地电阻
对于高度值一般的塔杆,降低塔杆带来的冲击电阻是为了提高线路的防雷水平,降低雷击跳闸的概率,并制定合理的对策。土壤中的电阻率较低,应有效利用塔或混凝土塔接地,将雷电导入地球。在土壤电阻率较高的位置,一般塔接地难以降低接地电阻,可采用多放射接地,可采用特殊接地设备,确保施工地面的接地电阻值。
(3)消弧线圈的接力方式
在一些雷电频繁发生的地区,很难降低这些地区的接地电阻。使用110kV及以下电压等级的电网,可以使用系统中性线,不接地,也可以使用消弧线圈接地,使雷电击中输电线路时产生的闪络故障。当线路故障发生在第一个闪络中时,不会产生跳闸,闪络的导线会变成避雷导线,增强闪络线路的耦合控制,快速降低闪络电压值,提高整个闪络的防雷水平。国内闪络接地方法设备运行效果好,累计跳闸率可降低30%。110kV加工线路采用中性点,通过消弧线圈接地[5]。
(四)外力故障的防御措施
通过不同的路径和形式的宣传方法,从技术和外力或实时监控中提高了故障风险的控制能力。政府部门出台了一系列电力设施保护措施,防止外部干扰因素对电力系统运行的危害。在电力工程施工过程中,工程公司仍在施工期间建立电力设施保护区,经政府有关部门认可,办理交易施工手续。结合电力工程单位签订的工程施工方法和相关协议,落实安全法律责任机制。
四,结束语
结合输电线路特点,有针对性地进行差异化防雷改造,采用新型防雷设备支持输电线路综合防雷,收集区域气象数据,科学规划输电线路,绕过雷电活动频繁的区域,增强受电线路的分流能力,减少过滤流造成的断线故障。