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科技论文

110kV架空输电线路防雷设计措施

引言


进入21世纪快速发展的新时期,人们的生活水平不断提高,对电力的需求不断增加。许多城市的环境改善需要大量的电力,城市的发展也不能与110kV架空输电线路分开。随着我国经济的快速发展,对能源的需求日益增加。大型油田和矿区分散在几十公里甚至几百公里范围内,大多采用110kV架空输电线路。然而,110kV架空输电线路的影响因素很多,特别是容易受到雷击的影响,导致110kV架空输电线路不安全,容易造成人员和财产损失。因此,对110kV架空输电线路防雷设计措施的研究已成为热点。加强对其保护装置和防雷系统的研究,可提高其供电可靠性,确保110kV架空输电线路的正常稳定运行。


1.雷电定位分析


雷电定位系统(LLS)20世纪70年代中期,美国研制成功,20世纪80年代引入中国。LLS由多个定向仪组成(DF)组成:当某个地方发生地雷时,每个DF站测量自己的方向角,然后根据三角定位原理计算雷击点。因此,DF站数量越多,分布越广,定位精度越高。故障发生后,进入雷电定位查询系统查询故障时间附近线路周围的雷电情况,一般可设置为线路周围3~5公里,故障发生前后3公里~5min。正常情况下,雷电监测时间与变电站故障录波器时间与GPS时钟同步,一般可在查询结果中找到1或2~三条与故障时间基本一致的落雷(落雷时间早于故障时间几毫秒),可以看到最接近落雷点的塔作为故障发现的依据,其雷电流值作为后续故障分析中防雷水平计算的依据。建议在实际应用中直接在导出表中查看最近的塔,并将可能的雷击坐标点导入地图,与线路坐标进行比较,以准确判断故障发现的范围。


2架空输电线路雷击故障查找与分析


2.1强电离等离子抗雷器的安装


PLR等离子体防雷装置不同于以避雷针为代表的“防雷”防雷方法,采用国际领先的防雷理论,采用电荷中和原理,通过复合强电离放电产生消散电流,形成强有效中和雷云异极性电荷,及时破坏雷电试验,消除防雷现象,是一种新型防雷装置。利用雷云电场激励多个放电器在低场强度和高场强度下进行强电离放电。无源等离子体总量为有源等离子体的500倍,消散电荷高达300倍mC/s、保护角大于85。。PLR结构简单、坚固、可靠,比电力电子设备的有源等离子体发生器具有更好的耐候性和更长的使用寿命。其轻质结构更适合移动或难以达到特殊目标,但也适合经济灵活的阵列布局,以满足传统避雷针的需要,以满足全方位防雷,取代干扰防雷运行。并且PLR发散等离子体中正离子的上升有利于空气污染的净化,负离子的下降有利于生物健康。适合安装在保护范围内的制高点。


2.2输电线路的合理应用


雷电活动和生产具有很大的特殊性和必要性。因此,相关电力企业在设计安装线路时,根本无法完全规避雷电风险。一般来说,最常见的雷击区域有以下几个:一是高层建筑顶部或塔顶;二是高山、丛林、湖泊、水库、池塘等水资源丰富的盆地区;三是地下水位高或地下水资源中含有大量金属矿物质;四是高山与平原交界处(地貌变化、起伏较大的区域);第五,植被生长旺盛的山顶;第六,杆塔区域土壤电阻率小或岩石断层区域。因此,设计者在设计输电线路时,必须参考这些因素合理设计防雷技术。


2.3防雷设计措施


1)更换新型绝缘子绝缘材料的选择非常重要,它不仅会影响输电性能,还会影响抗雷击效果。因此,选择合适的新绝缘子是非常重要的,我们必须根据实际情况选择合适的绝缘子,并在一定程度上加强经常遭受雷击的绝缘子。新型绝缘子应采用聚合物复合材料,其抗电击性能优于传统绝缘子。采用新型绝缘子,在一定程度上优化了输电线路的效率,降低了跳闸的风险,大大降低了抗雷击的风险。2)选择合适的土壤和放置角度进行自然降压。在山区施工和放置输电设备时,必须考虑天气、海拔等因素,为线路建设和线路规划提供便利。施工时还要注意塔的高度和塔底的深度,还要在其周围放置一些地电阻。选择合适的角度放置地电阻,因为接地电阻角度与抗电压效果有关。对接地电阻应避免放置在山和田交界处、沼泽、湖泊、水库、峡谷顺风口等处。3)做好后期维护工作也很重要,因为雷击后绝缘皮肤可能会软化分化;定期维护和检查设备,防止设备老化。


2.4仿真分析


根据疑似故障点前后杆塔、导线、绝缘子、档距等信息,建立雷电绕击和反击电磁临时仿真模型,利用电磁临时仿真方法分析雷电跳闸的原因。建议使用电磁临时分析软件ATP-EMTP,该软件有架空导线、塔、雷电流源、绝缘子串等模块,可模拟雷击时线路上的过电压,判断放电现象是否与现场发现的放电痕迹一致。模拟雷电流的大小为-当176.8ka的雷电击中距某500kV线路143小号侧第四个间隔棒小号方向3m的地线时。雷击发生后13μs时,雷击点空气间隙电压可超过1万kV,而16000kVμs后绝缘子串电压可升至8000kV,故障线路故障原因可能是雷击反击导致空气间隙放电。


结语


(1)雷击塔时,通过全线塔的平衡散流,雷电流通过接地网注入地球,通过接地网有效释放。绝缘子串两端塔顶和塔体电位升高形成的反击过电压相应降低,大大降低了雷击塔时线路反击过电压导致绝缘子串闪络跳闸的可能性,自研究改造以来,未发生雷击跳闸(2)通过资植线防雷研究取得了良好的效果和重要的实用价值,为运行提供了实际数据,特别是柔性接地体的垂直渗透施工工艺,对山地高电阻地区塔的阻力降低非常有效,可应用于其他送出线路的防雷改造。


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