探究架空输电线路防雷与接地的设计

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  摘要:架空输电线路成为现阶段电力供应主要电力传输模式,在电力系统中起到了十分重要的作用,然而现阶段架空输电线路一般设置在露天自然环境中,所以极易受到雷击等自然环境和气候条件的影响,致使架空输电线路出现雷击跳闸的事故,导致输电线路无法正常运行。本文首先详细阐述架空输电线路防雷与接地概论,并且结合架空输电线路防雷与接地问题,进一步总结出架空输电线路防雷与接地策略。
  关键词:架空输电线路;设计因素;避雷线路;环境因素
  社会不断进步和成长的今天,人们生活和生产中电力使用越来越多,在此种环境下,为了进一步满足社会大众对于用电的基础需求,输电线路就要朝着大型化、高空化的趋势发展。想要达到这一目的,需要优化架空输电线路。
  一、架空输电线路防雷与接地概论
  (一)优势
  与传统地下电路传输相比较,架空线路无论是建设成本,还是施工时间都具有明显优势。所以,现阶段架空线路输电成为了现代化工业发展的主要电力传输模式,此种模式通过架空线路,进而将不同地区的发电站、变电站、负荷点连接起来,输送或交换电能,构成各种电压等级的电力网络或配电网[1]。
  (二)作用
  通常情况下,架空输电线路在安装和线路设计上始终处于露天自然环境中,所以自然因素能够影响其线路正常工作的外界影响因素相对比较复杂,其中在众多影响因素中,雷电因素的影响相对较大,根据现阶段架空输电线路运行现状进行综合分析,架空输电线路所产生的故障问题中,由于雷击所造成的跳闸问题占据了总体问题的三分之二。因此在雷电天气和气候环境下,只有具有较高的防雷设备和技术层次,才能有效防止由于线路受到雷击干扰甚至断开电力能量传输,从根本上增强电力能量传输质量水平和实施效率。
  伴随我国架空输电线路应用范围不断增加,所以为了有效解决以上问题和不足,企业以及技术人员需要在架空输电线路结构上,确保绝缘体物质的重要作用和现实意义。
  第1,架空线路的防雷技术需要利用具有绝缘性能的物质,将电力线路固定在杆塔上。第二,在架空输电线路防雷与接地方案设计上,其绝缘体物质同样确保电力传输系统能够正常运转。第三,想要保证架空电力传输防雷性能,其重要的因素则是接地装置以及方案设计,进一步提升防雷基础能力水平。
  架空输电线路防雷与接地系统内部结构中,杆塔接地设置和装置是架空电力传输线路成为接地设计的核心环节,所以该系统主要作用则是将雷电引进地面结构,进一步防止电力传输设备受到雷击而产生故障问题和安全风险。由此可见,对于自然环境所运行的架空电力传输线路来说,其防雷工作十分重要,所以只有实现接地装置方案设计的合理性,才能从根本上提升电力传输系统的基础防雷能力,进而保证输电工作稳定进行。
  二、架空输电线路防雷与接地问题
  (一)防雷问题
  1.设计因素
  架空输电线路防雷实施过程中,方案设计因素作为架空输电线路方案设计的重要环节和基础步骤,为此其设计方案针对线路安全性、有效性起到了十分重要的作用。为此在实践中操作过程中,其路径设计则需要在充分细致前期信息调查的基础上构建出一系列信息模型,因此只有针对电力传输要求、施工环境等自然环境进行充分了解,才能更加精准的设计电力距离,在此基础上,需要针对引导线路设定、线路安排、绝缘设备搭配以及防雷设备等方面进行更加细致且全面的保护[2]。
  然而随着国家电力网络基础建设和完善政策的推行,电力传输线路的设计和铺设数量不断增加,而在此种严格的工作压力下,技术人员为了有效实现对工作量需求,实际针对电路铺设现场进行数据勘探时,一旦产生工作不到位、土壤电阻参数计算错误等情况,则会造成杆塔防雷装置产生严重偏差和问题,无法满足施工现场的基础需求。现阶段虽然架空输电线路在设计方面产生偏差问题时,其影响因素包含施工外界环境、土壤结构等,但是人为操作的设计因素仍然成为了影响架空输电线路防雷水平的主要原因。
  2.施工因素
  现阶段施工因素以及作业实际情况同样成为影响防雷水平的主要条件,加上现阶段架空输电线路普遍位于岩石或者山区,以上地区普遍交通不便或者受到土壤阻碍导致电阻率异常偏高,所以其施工难度相对较大。针对以上施工难度较大、施工总量大等相关特点,导致架空输电线路防雷工程无法按照施工图纸顺利开展基础建设,进而可能严重影响施工质量。
  3.环境因素
  现阶段我国大多数架空电力传输线路需要在自然环境或者露天场地运行,所以外界影响因素则成为了造成雷击风险事故的主要导火索。具体来说,架空输电线路造成雷击问题相对比较复杂,比如:地形状况、地質条件、气候特征、土壤性质等。尤其是在自然环境下相对比较复杂的地区,极易产生电阻过高等情况,进而导致架空输电线路受外部环境影响出现雷击现象更为频繁[3]。
  (二)接地问题
  1.自然因素
  架空输电线路接地电阻由于受到多种自然因素的影响和作用,比如:地形、地质、土壤等,所以极易产生雷击问题,加上架空线路一般铺设在自然环境比较复杂,且地质条件差、土壤干燥、土层稀薄的地区,为此此种线路所产生的电阻率往往较高,尤其是岩石裸露的地区,; 其土壤电阻率大多超过 1000Ω·m,这将造成接地电阻同步增高。
  2.施工因素
  架空输电线路设计过程中,大多数电流传输线路均建设在交通不便、自然环境比较恶劣的山区,此种现状导致施工本身具备较大的难度。除此之外,加上接地设备和装置本身具备较高的隐蔽性能,不利于系统监督人员及时且有效的发现问题和不足,进而影响输电系统安全质量。
  3.设计因素
  在架空输电线路接地设计上,除了自然因素以外,人为的设计因素同样极易造成接地电阻参数的偏差,随着电力网络基础建设的不断发展和进步,电力传输系统建设数量和工程范围随之扩大,到时部分设计人员在前期勘探期间对电力传输压力设计不足、土壤结构勘探有误,进而造成设计偏差。   三、架空输电线路防雷与接地策略
  (一)线路防雷
  1.安装避雷线路
  在架空电力传输系统和结构体系中,安装避雷线路成为了电力传输防雷基础的措施,并且利用降低雷电对引导线路的耦合屏蔽作用,从而实现减少电流,从根本上避免雷电对于导线点直接作用,由此可见,该技术对于线路防雷具有重要地位和作用。架设避雷线的防雷效果根据线路电压不同而不同,通常来说,其实际效果呈现出正方向比例结构,同时保护角的不同,既影响雷电绕击率,也同时影响两根避雷线之间的距离设计[4]。
  2.增加防雷拉线
  架空输电线路防雷系统内部结构中,耦合地线以及防雷拉线在基础防雷设备和装置环节上并不属于主要条件,所以一般应用在经常产生雷击问题或者区域中,其中耦合地线在实际运转过程中,通常需要安装在线路的正下方,进而针对流入的避雷线路电流进行分流以及管理作用,有效减少和降低防雷设备的故障产生概率,而防雷拉线则一般安装在设备塔顶,如果产生雷击问题或者安全事故之后,则首先触碰防雷设备,进而产生线路屏蔽效果。
  3.安装避雷设备
  架空输电线路内部结构中的避雷设备并非全部是全新设备和运转系统,而是至少经过数十年的实践与参数认证,并且经过长时间操作,该技术普遍有利于提升线路的基础避雷能力。除此之外,由于避雷器操作原理和作用于避雷线路十分相似,所以一旦雷电破坏或者击中杆塔设备,进而造成线路电流超出标准范围之后,避雷设备会将雷电能量引导至指定得引导线路中,该导线一般通向相邻杆塔或直接连接大地,以此达到避雷效果。
  4.安装自动闭合闸
  想要从根本上保证架空输电线路防雷效果,就需要利用安装线路中的自动闭合闸设备,有助于架空输电线路基础防雷防护,即使雷电击中了输电线路,从而产生跳闸问题和现状,架空输电线路自动闭合闸同样能够帮助设备自动重合,致使线路恢复应有的绝缘性能,最大限度缩短跳闸时长,保证线路稳定。
  (二)线路接地
  1.杆塔接地
  做好杆塔接地方案设计是现阶段确保架空输电线路接地能力水平的基础环节,为此技术人员首先应该针对电力传输线路施工现场、雷击频率、雷击地段等相关方面进行实地勘探,以此作为基础条件,设计出科学、合理的线路实施方案。除此之外,技术人员还需要针对实际土壤电阻率进行准确测量并根据数据准确计算,以确定最终接地形式和接地图纸。
  2.使用降阻设备
  降阻剂以及使用设备是现阶段线路电阻工程以及施工技术发展的最终产物,进而在现代化架空输电线路接地方案设计中起到了十分重要的作用和现实意义,由于电阻剂自身具备较高的导电性能,能够有助于接地系统中,减少接地电阻水平,致使满足基础的防雷需求,所以降阻剂通常需要使用在山区、岩石结构比较复杂的土壤结构或者地区,针对此种现状则需要利用深入地面结构,进而不断增加电力引导范围,加速电流分散。
  3.减少接地电阻
  架空输电线路接地设计以及方案设计实施过程中,还需要使用科学、合理的应对措施不断减少接地电阻数据,从而提升线路传输的基础抗雷和接地能力水平,从本质上来说,在土壤电阻率较低的地区,则可以首先降低接地电阻参数,如果针对不符合标准要求的地区,则需要充分使用杆塔、拉线等自然接地设施和方案计划。同时在土壤电阻率较高的地区来说,则需要经过线路现场参数勘察,经过详细分析之后使用针对性、目的性的技术手段,有效减少接地电阻。
  结束语:
  由此可见,根据现阶段我國架空输电线路防雷与接地现状进行综合分析,架空输电线路在实际建设过程中,想要保证电力系统能够正常运转,则需要在防雷以及接地方案设计上,积极引进全新技术和设备,从根本上防止产生雷击事故。
  参考文献
  [1]潘崇杰. 输电线路防雷接地设计的问题与改进方法探讨[J]. 农村电气化, 2019, No.385(06):31-33.
  [2]孔祥美, 曾挺, 吴哲,等. 柔性石墨接地体在输电线接地中的应用[J]. 电世界, 2020, v.61;No.710(04):31-32.
  [3]邓元实、范松海、龚奕宇、谢正军、毕茂强、杨俊伟. 500kV架空地线与OPGW绝缘化改造后感应电压研究[J]. 电瓷避雷器, 2020, No.298(06):21-27.
  [4]刘永辉, 王英军. 架空输电线路运行维护中存在的问题及对策探究[J]. 科技风, 2019, No.382(14):199-199.
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