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科技论文

智能电网时代输电线路防雷技术

在传统电网时代,输电线路的雷击跳闸主要是由雷电反击或导线绕击引起的。常用的防雷措施有很多,如设置耦合地线、安装避雷线和避雷器、减少地线保护角、安装塔顶避雷针等。不同的防雷方法表现出不同的优缺点。这与智能电网时代有很大的不同。智能电网的“强”特点显著。“强”是指网架结构强,输电能力强,电力供应安全可靠。为了实现电力供应的安全性和稳定性,必须降低线路事故的跳闸率。因此,为了避免或减少雷电故障,应以原输电线路运行经验和系统运行模式为基础,结合当前智能电网建设要求,合理应用防雷技术。


1雷电对输电线路的危害


运行过程中,雷电对输电线路的影响很大。一方面,塔被雷击形成导体,塔内的输电设备和导线不能正常使用。当出现问题时,如果电流强度过大,电力设备无法独立修复,必须更换线路设备恢复供电。这种方式必然会增加输电线路的维护成本,甚至增加维护难度,不利于提高输电线路的运行经济性;另一方面,雷击时输电线路会出现过电压现象,线路和设备因电压超过额定范围而接地,最终会出现大规模停电。如果过电压现象严重,也会对公共安全构成威胁。可以看出,在运行过程中,输电线路必须做好防雷工作,以智能电网建设要求为标准,合理制定防雷措施。


2智能电网时代输电线路防雷技术


2.1负角保护


大多数输电线路塔杆位于山顶或山坡上,地形起伏较大,气流变化较大,导致雷击频繁。山区土壤电阻率高,坡角大,导致中央避雷线对侧导线保护角大,避雷线安装线路经常绕过线路击中导线。为了有效解决雷击问题,应以智能电网为基础,结合以往的防雷工作措施和经验,合理制定防雷措施。例如,在容易发生雷击的塔上安装负角保护针,可以减少雷击绕组的现象,有利于降低雷击跳闸率,促进输电线路运行水平的提高,确保输电线路长期处于安全稳定的状态。


2.2线路避雷器及相关间隙


2.2.1线路避雷器


通过这种方式开展输电线路的防雷工作,可以有效减少输电线路因绕击雷或反击雷引起的跳闸次数。在具体安装过程中,将避雷器安装在线路绝缘子的两端,以确保大部分雷电电流能够传递到导线上,从而流入相邻的塔。如果绝缘子遭受雷击,只有一小部分流入地球。此时,绝缘子的闪络电压将高于输电线路塔杆上端和导线之间的电位差,从而减少绝缘子的闪络现象,达到降低安装塔雷电跳闸率的目的。输电线路的防雷装置可采用仿真模拟的方式,比较在指定塔杆上安装三相避雷器、分相避雷器和在多基杆塔上安装避雷器。最终结果表明,与其他两种避雷器相比,三相避雷器的防雷水平提升效果较差,因此出于经济考虑,应在任何两相安装避雷器。


2.2.2并联间隙


这种防雷方法属于疏导防雷手段,可以实现差异化防雷效果,满足智能电网战略下的防雷要求。在实际防雷过程中,并联间隙设备并联安装在输电线路绝缘子上,达到疏导工频电弧和闪电的目的。与其他方法不同,该方法允许线路有较低的雷击跳闸现象。通过使用线路重合闸装置,线路在遭受雷击闪电时不会出现永久性线路故障。并联间隙设备安装时,应安装在边缘,最好垂直于绝缘子外侧的导向方向。并联间隙设备安装在非边缘相上,电极端沿线路方向两端进行。塔头的空气间隙大于绝缘子串的绝缘距离,因此V型串可以作为悬挂串安装在其中一串上。双联I串和V在连接方式上有很大的差异,需要在沿线路方向绝缘前后安装一段间隙电极。耐张绝缘子串应安装在绝缘子串的上端,因此V型串可以安装在角塔的两端。


2.3在避雷线上安装侧向短针


在绕击导线的过程中,雷电通常绕击靠近杆塔的导线。运行过程中,为了保护三相线路的防雷,避雷线大多在两侧线路之间架设。这种架设方式导致边线不能完全起到雷电屏蔽的作用,导致一定角度暴露在雷电绕击范围内。如果避雷线减小导线的保护角或保护角为负角,则不能保护中相导线。因此,在单回路中,必须采取减少避雷线保护角的措施。但需要明确的是,保护角的减小应控制在合理的范围内,不能过度减小。在避雷线上安装侧向短针可以满足上述要求。距离杆塔25~30m在塔的位置和避雷线支架上安装避雷线侧避雷针,减少该区域的地线保护角,达到合理保护导线的效果,防止输电线路遭受雷击。


2.4加强雷电定位系统的利用


2.4.1.现场移动终端


在雷电定位系统的应用过程中,现场移动终端主要采用IP67防水设计,对野外露天安装环境适应性强,不受外部因素干扰。


2.4.2集中控制器


集中控制器的主要功能是接收现场监控终端收集的信息,并利用云物联网传感器、智能算法等技术有效地处理和集成信息。在集中控制器的应用过程中,可以密切监测雷电,检测雷电瞬时产生的高压和大电流,并使用罗氏线圈传感器完成这项工作。该技术不需要太多的成本,其性能可以满足雷电监测的要求。在雷电电流监测过程中,使用罗氏线圈传感器HCT可以提高雷电电流监测效果。


2.4.3后台软件管理


在系统运行过程中,后台软件可以安装在监控中心。工作人员可以通过远程控制了解现场监控终端的运行情况,及时了解网络变电站内所有避雷器、接地电阻、环境温度等的运行情况,掌握变电站的雷击现状。如有异常情况或故障,监控软件会及时提示,通过短信、电话语音或窗口闪烁报警。接到报警提示后,相关人员会根据后台软件准确定位故障位置,在充分掌握原因的基础上制定应对措施。通过后台软件,还可以自动详细地记录每个报警信息,如报警位置、原因、时间和参数值,为事故处理提供准确依据,缩短故障处理时间,提高防雷效果。


结语:


综上所述,在输电线路防雷工作过程中,仅依靠上述措施并不能完全消除雷击问题。可以说,防雷工作是一项长期而复杂的工作,特别是在中国提出智能电网建设战略后,输电线路防雷保护工作面临着越来越多的机遇和挑战。因此,在输电线路维护过程中,应不断积累工作经验,将更多的新方法和新技术应用于实际工作,促进防雷效果的提高。


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