浅谈输电线路防雷存在的问题及防护措施
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【摘 要】本文根据作者的工作经验, 对线路遭雷击的杆塔接地进行检查和测试, 掌握和了解了运行中存在的一些问题, 并对线路进行技术改造, 其中对一些年久线路进行全线更换接地体, 对一些重雷区域进行加装避雷器, 这样收到了一定的成效。
1.1 客观存在的问题
由于大气雷电活动的随机性和复杂性, 目前世界上对输电线路雷害的认识研究还有诸多未知的成分, 再加上输电线路处于大自然环境中, 遭受自然破坏可能性极大。此外由于现在观测技术上的局限性, 还无法准确测量和捕捉到线路遭受的每一次雷击的技术参数, 甚至还很难准确地区分每次线路雷击故障的闪络类型, 比如对输电线路造成跳闸的主要原因是反击还是绕击等问题, 这造成在防雷措施上的针对性不强。
1.2 设计方面存在的问题:
1.2.1 检查中发现我省在八十年代建造的110kV 及以下线路设计时均未提供土壤电阻率, 接地电阻设计值随意性大, 有的线路整条线只有一个设计值, 允许值往往比实际值大许多。这些原始性因素一方面直接从源头上降低了输电线路的耐雷水平; 另一方面《架空送电线路的运行规程》规定, 线路接地装置的改造是以设计的电阻值作为判断的依据之一, 使原本可以降低的电阻值长期得不到解决。
1.2.2 因我省部份输电线路处于山区, 线路上只有双避雷线对线路的保护, 但由于山区大高差、大挡距, 也普遍存在保护角偏大, 避雷线对导线屏蔽效果不良等问题。
1.3 运行维护方面存在的问题:
1.3.1 因输电线路不断老化, 原有输电线路接地电阻普遍较高, 在许多遭受雷害的输电线路杆塔中, 普遍发现接地电阻值偏高的现象, 据分析, 有的是历史因素造成的, 如高山土壤电阻率偏高, 设计参数不当, 施工不良; 而有的是多年运行后逐渐升高的, 如线路接地改造不到位、未能有效降低所致等。
1.3.2 线路杆塔接地也存在比较严重缺陷, 输电线路接地装置存在相当数量的不良缺陷, 如: 接地装置年久失修、残缺不全、接地电阻逐年增加、降阻剂严重腐蚀接地体, 这些损坏的接地装置将导致耐雷水平严重下降, 甚至可使雷击跳闸率成倍上升。运行中许多事例充分说明接地装置不良与雷击跳闸率升高有着直接的因果关系。
1.3.3 接地改造质量控制不严, 未达到预期效果, 接地装置改造是一项隐蔽性的工程, 如果没有实施中间环节的有效检查监督, 而只作最后阶段的象征性验收, 往往要留下隐患, 如偷工减料、投机取巧等影响线路耐雷水平的不良手段就在所难免, 因此不少接地装置改造并未收到实际的效果。
2 科学地运用好常规防雷技术措施
线路防雷保护首先在于抓好基础工作, 目前国内外在雷电防护手段上并没有出现根本性的变化, 很大程度上要依赖传统的技术措施。对已投运的线路, 应结合地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平给出正确的评价, 找出可能存在薄弱环节或缺陷, 因地制宜地采取措施。目前主要的技术措施有:
2.1 加强线路的维护
根据季节的变化, 保证线路走廊有足够的安全间隙。对大跨越、多雷区等特殊地区要按照《架空送电线路运行规程》做好维护工作。
2.2 加强线路的验收
对于新投产的线路, 做好线路的验收工作, 抽查接地体的埋深是否符合规程的要求, 射线长度是否达到设计的长度, 并建立杆塔接地电阻值、埋深、走向等原始技术台账。根据线路的新验收规程, 我们对110kV 线路全线每基铁塔的接地电阻进行测量, 使接地电阻值达到设计规程要求。
2.3 降低杆塔的接地电阻
线路的接地电阻与耐雷水平成反比, 根据各基杆塔的土壤电阻的情况, 尽可能地降低杆塔的接地电阻, 这是提高线路耐雷水平的基础, 是最经济、有效的手段。对于在运行中定期测量杆塔接地电阻值, 若其值大于30 欧的杆塔, 派人核实情况, 并及时列入整改计划; 同时还规范了接地电阻测量方法, 保证测量的准确性。
2.4 增装线路杆塔上氧化锌避雷器
针对110kV 线路曾多次遭受雷击杆塔的特点, 安装110kV 避雷器共计50 多基杆塔, 大大改善了线路的雷击跳闸概率, 效果比较显著。从逐步安装的情况来看, 在杆塔上安装避雷器是一种行之有效的办法。
2.5 装设延伸接地线
在一些高土壤电阻率的地区, 改善接地装置的措施是很困难的,应通过在地表面沿线路方向敷设与线路走向一致的延伸接地线, 以提高接地线与线路的电磁耦合和分流作用。
3 抓好防雷工作的关键点
在总结了我省输电线路防雷工作存在的问题和如何运用好常规防雷技术措施的基础上, 我们认为雷电活动是小概率事件, 随机性强, 要做好输电线路的防雷工作, 就必须抓住其关键点, 主要做法是:
3.1 突出目标管理, 限时消除隐患
对运行中发现问题较多的线路、雷击频发区段, 集中人力、资金进行全面整改,对部份110kV 及以上线路进行全线接地体重新敷设, 还结合110kV 线路杆塔基础加固工程, 对杆塔接地体进行更换; 对于土壤电阻率较高的疑难地区的线路, 特别是要强化降阻手段的应用, 如增加埋设深度, 延长接地极的使用。
3.2 对线路频发性雷击区段采取有针对对性的措施
在山区送电线路不可避免地出现大跨越、大高差档距, 是线路耐雷水平的最薄弱的环节; 一些地区雷电活动相对强烈, 使某一区段的线路较其它线路更容易遭受雷击。为此我们结合地区的特点, 研究制定详细的防雷技术对策, 对频发性雷击的线路采取有针对性的措施, 如在线路部份杆塔上安装避雷器也是一种有效的办法, 这样把有限的资金使用在刀刃上。
3.3 统一技术要求
对大跨越全高超过40 米杆塔接地电阻的要求, 在《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》与《电气设备预防性试验规程》的规定有所不同,一直是基建与生产交接的矛盾所在。对一些高土壤电阻率地区的大跨越全高超过40 米杆塔, 要强化技术手段的应用, 如增加接地射线的长度、根数或采用延伸接地等措施, 尽可能地降低杆塔的接地电阻, 力争不超过相同土壤电阻率设计值的50%。
3.4 规范测试方法、积极采用防雷新技术
针对输电线路杆塔接地电阻测量误差较大, 给改造、事故分析造成偏差。组织了专业人员对现有的测试方法和仪器, 进行了系统的研究, 认为采用选择性补偿法测试的数据真实、可靠, 省公司发文统一规范测试方法, 要求各单位在新建线路的验收、接地电阻改造和事故分析时应以此为准。