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超特高压输电线路雷电绕击防护性能分析

更新时间:2016-07-05

0 引言

我国的电能生产和利用存在着明显的不平衡,具体而言,东部地区的电能生产量要明显低于西部地区,但是用电需求却高于西部,为了实现生产和使用的平衡,利用超特高压输电线路进行剩余电能的大规模输送,可以实现资源的合理调配,进而为我国经济的发展提供强有力的保障。超特高压输电线路大都处在野外,这样的环境使其在具体运行时容易受到雷电的影响发生运输中断,所以为了保证线路的利用持续性,对线路做雷电绕击防护性能的提升十分必要。基于此,研究超特高压输电线路的雷电绕击防护性能并对具体的防护措施进行探讨现实意义突出。

1 超特高压输电线路中绕击耐雷的常见方法计算模型

超特高压输电线路大部分都处于野外,在这样的自然条件下,其受到雷电威胁的概率比较高。对输电线路进行分析发现,其自身具有一定的绕击耐雷特性,这种特性为线路规避雷电威胁产生了巨大的作用。就目前的具体分析来看,不同的线路其具备的绕击耐雷特性不同,所以从线路安全的角度考虑,对线路绕击耐雷的特性进行分析,可以为其保护措施利用提供更为准确的数据参考。

(2) 与以往注浆模型相比,本文构建的模型不受裂隙面产状的影响,可以定量确定任一倾斜裂隙在浆液扩散区内的注浆压力与注浆时间和浆液扩散距离的关系,进一步拓宽了该模型的应用范围。

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1.1 规程法

规程法是目前社会实践中利用比较广泛的一种进行超特高压输电线路绕击耐雷特性计算的方法。从目前的分析来看,要利用此种方法进行绕击耐雷特性的计算,需要保证一个前提,即雷电绕过避雷线直击导线的概率和避雷线对边导线的保护角,塔杆高度以及线路经过的地形地貌和地质条件有相关性。就现阶段规程法的具体利用来看,其主要利用平原和山区地貌进行基本的区分,而在具体的计算中,规程法的计算方法是在多年的实际经验中总结的,所以说其在一定程度上具有方便可利用性。就目前的相关资料研究显示,规程法虽然能够对线路雷电绕击特性进行分析,但是其也存在着较大的缺陷,比如在面对比较强的高压传输时,仅利用平原和山区两种地形划分方法,具体的性能计算会出现较大的漏洞。

1.2 行波法

击距系数计算模型在超特高压输电线路的雷电绕击特性和耐雷性计算中也有着比较显著的应用,而从具体的分析来看,此种方法的利用,其基础是电磁场。在上述四种方法和模型利用中,很少对雷电放电的分散性进行考虑,对其整体的研究更是少之又少,这方面的缺陷导致了具体分析上的不足,而击距系数计算模型能够有效弥补上述缺陷。从模型的具体利用来看,当避雷线和导线感应电势达到上行先导起始电势的时候,模型表面会出现迎面上的先导。从实践分析来看,雷击点取决于上行先导和下行先导的传播和最后的跃变过程,所以最先达到下行先导且最后跃变为上行先导比较容易成为雷击点。通过这样的分析,最终得出塔杆的高度以及雷电电流的幅值与先导对导线,避雷线的击距成正比。从目前的模型利用可知,此模型因为还不够完善所以存在不少的缺漏,但是不能否认其价值。随着研究的深入,此模型必然会有进一步的完善和发展。

从上文的分析可知超特高压输电线路雷电绕击防护性是由因素影响的,认识并了解影响因素对于防护性能的强化具有重要的意义。从目前的输电线路分析来看,其屏蔽系统主要由三部分构成,分别是地线,塔杆和大地,输电线路发生绕击跳闸,可以看作是屏蔽系统的作用发挥不完善引起的。针对这样的情况,对屏蔽系统的能力进行加强十分必要。

1.3 故障树法

从目前的实践研究来看,屏蔽系统的具体加强需要根据相应评估系统的标准和模型进行分析,在具体的分析中发现影响输电线路雷电绕击防护性能的主要因素比较多,典型的是塔杆的接地电阻,雷电流的幅值以及输电线路的特征参数等。基于以上因素,要强化超特高压输电线路雷电绕击防护性能,需要从三方面采取措施:

1.4 击距系数计算模型

行波法是目前在超特高压输电线路的雷电绕击特性分析中比较常用的计算和研究方法。从行波法的具体利用来看,其将塔杆的各个段视为线段,并将这些线段作为分布的一项参数。对分布的线段进行集中便可成为集中的参数模型。当集中参数模型构建完成后利用集中参数电路的节点分析方法可以对杆塔各个节点的电压进行计算。分析计算结果可以获得绝缘子串的电位差以及其随时间变化的基本过程信息,将这些信息和伏秒特进行比较,绝缘子串是否存在闪络的情况可以有更好的判断。行波法的计算过程对雷电波在杆塔上的传播进行了反映,反射波的杆塔各个节点的电位影响,行波法的计算过程也能够反映。从行波法的具体利用来看,其科学性的重要工作是塔杆阻抗的正确选择,如果没能选择准确,此种方法的利用便会产生较大的误差。

2 关于超特高输电线路雷电绕击防护性能影响因素的分析和建议

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故障树法也是现阶段进行超高压输电线路雷电绕击特性和耐雷性计算的一种普遍性方法,从方法的具体分析来看,其囊括了送电线路雷击跳闸这个故障命题当中的基本事件、自然事件、控制事件以及必然事件等所有可能性的因果关系。从方法使用的实践分析来看,其在定性问题的解决中效果是显而易见的,再者,因为此种方法考虑的因素比较全面,所以其具体的利用实效较为突出。但是需要注意一点,此种方法在具体的利用中不能进行定量的计算,所以无论是在哪种情况下,其对线路跳闸的问题只能以定性问题来解决。

第一是在线路架设的时候做好区域实践的调查。因为从上文的分析来看,区域地形和地貌会影响到输电线路屏蔽系统的作用发挥,所以在地形地貌清楚认知的基础上,对具体的塔杆高度以及接地电阻等进行针对实践的分析和利用,这样,屏蔽系统的作用发挥会更加突出,输电线路的雷电绕击防护性能也会更加突出,其在雷电天气状况下的安全性会得到显著加强。

第二,要做好计算。输电线路的接地电阻,其能够承受的雷电流的幅值等都在一定的范围内,如果超出了范围,线路的安全性必然会受到影响。基于这样的考虑,通过模型设计确定计算公式,对相应的标准数值做科学性的计算,并在计算的基础上完善设计,保证设计的全面性、细节性。整个输电线路的雷电绕击防护性能,因为设计有计算做基础,所以其性能优化的目标可以全面实现。

第三,对超特高压输电线路雷电绕击防护性能的各项参数做明确和完善。从上文的分析来看,雷电绕击防护性能的影响因素是多方面的,各项参数的科学性和准确性对其的影响十分显著,计算各项参数所需要维持的基本范围,然后在设计的时候正视参数的影响,一方面保证参数的项目完善性,另一方面保证参数的值域规范性,参数合理性得到保证,具体的线路雷电绕击防护性能也能得到强化。总之,将塔杆高度做合理设计,对地线的标准做详细的规划,屏蔽系统会更加符合区域的要求,这样输电线路的雷电绕击防护性能会有明显的加强。

3 结束语

综上所述,雷电会对输电线路产生较大的破坏,雷电绕击更是会让预备的防雷设施形同虚设,所以在具体的输电线路防雷工作实践中,要对线路本身的雷电绕击防护特性进行分析,这样可以清楚地发现显露的防雷性能,在性能基础上对具体的防雷措施做布置,整个线路的防雷效果会有明显的提高,这对于线路安全具有十分重大的现实意义。

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参考文献

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高康
《电气技术与经济》 2018年第02期
《电气技术与经济》2018年第02期文献

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