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電力系統防雷技術論文
摘 要:隨著電力技術的發展與需求的不斷增長,電力的安全問題日益突出。對于電力線路,因雷電現象發生意外一直是影響其正常工作的重要因素。本文通過對電力系統防雷方法加以介紹,對確保電力系統穩定運行,就如何做好防雷措施進行了探討和分析。
關鍵詞:線路 防雷 電力 接地
雷電是一種自然現象,它能釋放出巨大的能量,極具破壞力,其電壓可高達數百萬伏,瞬間電流更可高達數十萬安培。千百年來,雷電所造成的破壞不計其數。雷擊中心1.5~2 km半徑的范圍內都可能產生危險過電壓損害線路上的設備。一直以來,致力于電力生產和電力設備研究的人員通過對雷擊破壞性的研究、探索,對雷電的危害采取了一定的預防措施,有效地降低了雷害。
隨著電子技術的不斷發展,各種電子設備不斷應用,各種網絡系統廣泛應用于電力,隨著電力系統容量的增加和自動化水平的不斷提高,電力自動化系統已使用了相當數量的計算機和其它微電子設備,電力調度及其變電所由于所在地土壤電阻率較高或地處山區,其地網的接地電阻往往很難達到電力標準規范中的要求,為防雷工作增加了許多難度,由于一些微電子器件工作電壓僅幾伏,傳遞信息電流小至微安級,對外界的干擾極其敏感,而雷電流產生的瞬變電磁場對微電子設備的干擾和損害尤為嚴重,在雷雨季節,電力局調度大樓和所屬自動化顯示系統、通訊系統常常損壞,造成較大的直接和間接經濟損失,影響當地電力系統的正常調度、工農業生產和人民的日常生活,因此,電力系統的防雷工作非常重要,采取切實可行的預防措施,對確保電力系統正常運行具有重大意義。
發電廠、變電所的雷電災害事故主要來源于三方面:(1)雷電擊中避雷針時而在引下線附近產生的高電位和感應過電壓而產生的破壞;(2)雷電直擊于發電廠、變電所的建筑物、輸電線路和其他設備產生的破壞;(3)輸電線路傳導來的雷電波擊壞設備。
電力線路受到雷擊時,導線會因電磁感現象而產生過電壓,此電壓會高出線路相電壓兩倍及以上,因此破壞線路絕緣遭而引起事故,當雷擊發生時,巨大的雷電流在線路對地阻抗之間產生很大的電位差,因此導致線路絕緣閃絡,雷擊危害線路本身的安全,還會沿導線瞬間傳到變電站,如變電站內防雷措施不佳,會造成變電站內設備嚴重損壞。
雷擊引起線路閃絡的形式有以下兩種:(1)繞擊:雷電直接擊在相線上,電擊概率與雷電在架空線路上的迎面先導的發展跟定向有關,若迎面先導自導線向上發展,發生繞擊概率就會增大,一般與導線在檔距中的馳度、鄰近線路的存在、導線的數目和分布及其它幾何因素有關,因此要求降低桿塔的接地電阻、加強線路絕緣、重雷區的線路架設耦合地線等,對于無架空線地線的情況,雷擊可能性很大,雷電流很大時,電壓太高,就會通過支持絕緣子對地放電,形成回路,嚴重時引起絕緣子擊穿、線路斷線等嚴重故障;(2)反擊:雷電直接擊在避雷線或桿塔上,此時作用在絕緣層上的電壓大大超過其沖擊放電電壓,則發生從桿塔到導線的線路絕緣反擊,該電壓等于導線間與桿塔的電位差,雷擊桿塔時,開始幾乎所有電流都流經桿塔及其接地裝置,隨時間的增加,相鄰桿塔參與雷電流放入地的作用越來越大,因此使被擊桿塔電位降低,所有除要求增加線路無架空地線的絕緣水平外,還應當減小線路架空地線接地電阻[3]。
為了避免雷擊對線路的傷害,常采用以下電力線路防雷辦法:(1)放電間隙串聯輔助間隙:35 kV以下的情況,為防止間隙產生誤動作,應該在其接地引下線中串接一輔助間隙,這樣當樹枝、鳥類、昆蟲或其它物體意外引起主間隙短路,不至于引起接地和放電,同時起輔助滅弧作用。其距離可采用5~20 mm,電壓為60 kV以上時,由于其主間隙距離很大,因此不必增加輔助間隙;(2)避雷器并聯放電間隙:將放電間隙和避雷器同時使用,雷擊發生時避雷器會先動作,避免放電間隙頻繁動作而影響使用壽命,而當避雷器損壞失去作用時,放電間隙起第二層保護,此方法的優點是價格低廉,節約成本[4]。為防止間隙頻繁動作,要求在滿足安全情況的條件下,盡可能增加間隙的距離。
電力系統防雷技術的要點可概括如下:(1)發電廠、變電所的建筑物防雷保護:發電廠、變電所等的建筑物防雷,主要是要注意被保護設備要在避雷針的保護范圍之內以及兩者之間的有效絕緣距離問題。解決了這方面的問題,也就解決了發電廠、變電所等的建筑物防雷保護問題;(2)輸電線路的防雷保護主要是安裝避雷線、增強絕緣性及安裝管型或閥型避雷器和保護間隙,其中避雷線的安裝是關鍵。而電機和變壓器等的防雷主要是安裝磁吹避雷器、管型或閥型避雷器和保護間隙等。管型避雷器,是一種改進以后放在管狀外殼內的火花隙。多用于電力輸送網的線路保護上。閥型避雷器,是火花隙和閥片串聯而成,是變電所最主要的防雷保護裝置。保護間隙,是簡單而原始的避雷器。
由于大氣雷電活動的復雜性和不可預測性,在現有科技條件下對于雷電研究,人類還相當有限。我國富源廣闊,自然條件復雜,在安裝電力系統時需根據當地實際情況,造成了單一防雷方法是不能全國通用,因此需因地制宜,合理采用多種防雷措施相結合,才能滿足現實需要[5]。
電力系統技術論文參考文獻
[1] 周澤存.電壓技術[M].水利電力出版社,1988.
[2] 邱毓昌.高電壓工程[M].西安交通大學出版社,1995.
[3] 蘇邦禮.雷電與避雷工程[M].中山大學出版社,1996.
[4] 南京氣象學院防雷教材選編[M].南京氣象學院印刷廠,2000.
[5] 關象石.防雷技術標準規范匯編[S].2001.
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