摘要：電力是以電能作為動力的能源。發明于19世紀70 年代，電力的發明和應用掀起了第二次工業化高潮。成為人類歷史18世紀以來，世界發生的三次科技革命之一，從此科技改變了人們的生活。20世紀出現的大規模電力系統是人類工程科學史上最重要的成就之一，是由發電、輸電、變電、配電和用電等環節組成的電力生產與消費系統。它將自然界的一次能源通過機械能裝置轉化成電力，再經輸電、變電和配電將電力供應到各用戶。
關鍵詞：電力技術,電能新技術,刊發電力論文
電能的傳輸,它和變電、配電、用電一起，構成電力系統的整體功能。通過輸電，把相距甚遠的(可達數千千米)發電廠和負荷中心聯系起來，使電能的開發和利用超越地域的限制。和其他能源的傳輸(如輸煤、輸油等)相比，輸電的損耗小、效益高、靈活方便、易于調控、環境污染少;輸電還可以將不同地點的發電廠連接起來，實行峰谷調節。輸電是電能利用優越性的重要體現，在現代化社會中，它是重要的能源動脈。
輸電線路按結構形式可分為架空輸電線路和地下輸電線路。前者由線路桿塔、導線、絕緣子等構成，架設在地面上;后者主要用電纜，敷設在地下(或水下)。輸電按所送電流性質可分為直流輸電和交流輸電。19世紀80年代首先成功地實現了直流輸電，后因受電壓提不高的限制(輸電容量大體與輸電電壓的平方成比例)19世紀末為交流輸電所取代。交流輸電的成功，迎來了20世紀電氣化時代。20世紀60年代以來，由于電力電子技術的發展，直流輸電又有新發展，與交流輸電相配合，形成交直流混合的電力系統。
輸電電壓的高低是輸電技術發展水平的主要標志。到20世紀90年代，世界各國常用輸電電壓有220千伏及以上的高壓輸電330～765千伏的超高壓輸電，1000千伏及以上的特高壓輸電。
1 35 kV線路現狀
南京供電公司共有35 kV線路39條,線路長度約350 km,半數以上的線路處于丘林地帶的小山區和水網平坦地帶,線路起始兩端1~2 km的線路架設架空地線,線路中間絕大多數的線路長度無架空地線,桿塔采用金屬或混凝土。
2 35 kV線路雷擊統計
2005 年6月15日至8月4日共發生24起35 kV線路雷擊故障,重合成功17次;試送成功4次;設備故障3次。6月15日1:12分,35 kV八四線斷路器速斷動作,4#和5#頂線被雷擊而斷線,線路處于空曠地帶;7月30日15:08分,35 kV長蘆斷路器速斷保護動作,55#耐張塔頂線跳線被雷擊中斷開,頂線與一邊線合成絕緣子被雷擊,桿塔位于平地;8月4日20:09分,35 kV瓜埠線斷路器速斷保護動作,18#直線桿頂線(黃)、邊線(綠)被雷擊,頂線與一邊線防污瓷絕緣子被雷擊碎,頂線雷擊斷線,桿位于空曠地帶且地勢較高。
3 雷擊區和遭遇雷擊的線路
根據多年運行經驗分析,架空線路故障一半以上是雷擊引起的,所以防止雷擊跳閘可大大降低架空線路的故障,進而降低電網中事故的發生頻率,確定雷擊區和易遭雷擊的線路及桿塔,便于針對性地做好防雷工作,確保線路的安全運行。
4 雷害的形式
為了防止雷擊電氣設備而發生事故,通過對雷擊區的確定,進而對35 kV線路采取針對性的防護措施,使其免受雷擊,或擊而不閃,閃而不弧,從而保證了電氣設備的安全和穩定的供電。
雷擊造成的事故稱為雷害事故,雷擊引起線路閃絡,一般有兩種形式。
4.1 反擊
雷電擊在桿塔或避雷線上,此時作用在線路絕緣上的電壓達到或超過其沖擊放電電壓,則發生自桿塔到導線的線路絕緣反擊。其電壓等于桿塔與導線間的電位差。雷擊桿塔時,最初幾乎全部電流都流經桿塔及其接地裝置,隨著時間的增加,相鄰桿塔參與雷電流泄放入地的作用愈來愈大,從而使被擊桿塔電位降低。為此,要求提高 35 kV線路無架空地線的絕緣水平外,應降低線路架空地線接地電阻。
4.2 繞擊
雷電直接擊在相線上。電擊的概率與雷電在架空線路上的定向和迎面先導的發展有關,若迎面先導自導線向上發展,就將發生繞擊。一般與導線的數目和分布,鄰近線路的存在,導線在檔距中的弛度及其它幾何因素等都有關系。為此,要求加強線路絕緣、降低桿塔的接地電阻,重雷區的線路架設耦合地線等。
對于35 kV無架空地線的線路,雷擊概率很高。雷電流相當大時,則雷擊電壓過高,就近通過支持絕緣子對地放電,形成閃絡,嚴重時引起線路斷線、絕緣子擊穿等故障。
5 雷害事故的判別及特征
5.1 容易遭受雷擊的地段的桿塔
·山頂的高位桿塔或向陽半坡的高位桿塔;
·傍山又臨水域地段的桿塔;
·山谷迎風氣流口上的桿塔;
·處于兩種不同土壤電阻率的土壤接合部的桿塔。
5.2 根據雷害特點進行判別
反擊的特征:
·桿塔的耐雷水平很低時;
·接地電阻大,同一桿塔有多相閃絡;
·閃絡桿塔在易受雷擊地區,歷年落雷頻繁;
·相鄰的桿塔可能同時閃絡(但不同相)。
繞擊的特征:
·桿塔處于易受雷擊地區,歷年落雷頻繁;
·桿塔的耐雷絕緣水平設計很高;
·接地電阻很小,同一桿塔發生多相閃絡;
·一基桿塔或相鄰兩基桿塔的頂相或同一邊相閃絡;
·山區較高的桿塔,相鄰兩基中相或邊相閃絡。
6 35 kV架空輸電線路的防雷保護
架空線路每年要經受幾次到幾十次的雷擊,雷電擊中導線時,伴隨著很大的電流流過,在相導線上所產生的沖擊電壓會達到絕緣不能承受的高電壓。
35 kV中性點絕緣系統的線路常采用金屬或混凝土電桿,因為這些線路的絕緣強度很低,實際上任何一次擊中架空地線的雷電,都可以引起從地線到導線的反擊,故在這些線路上采用避雷線是不合適的,一般只在進出線兩端安裝一小段,對這些線路來說,最有效的提高耐雷水平的措施,是裝設避雷針、避雷器和保護間隙,雷區活動頻繁的線路,應使用耦合架空地線。
架空線路雷害事故的形成通常要經歷四個階段:架空線路受到雷電過電壓的作用;架空線路受到閃絡;輸電線路從沖擊閃絡轉變為穩定的工頻電壓;線路跳閘,供電中斷。針對雷害事故形成的四個階段,必須采取“四道防線”以可靠的防雷措施,保證線路供電安全。
保護線路導線不遭受直接雷擊。可采用避雷線、避雷針或將架空線路改為電纜線路。
架設避雷線是架空線路防雷保護的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷電直擊導線,同時還具有以下作用:①分流作用,以減小流經桿塔的雷電流,從而降低塔頂電位;②通過對導線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓;③對導線的屏蔽作用還可以降低導線上的感應過電壓。
在無避雷線的線路段,且多雷區及易擊點或在山頂高位的桿塔,可在桿塔頂部裝設避雷針,作為防雷保護,但應改善桿塔的接地。
避雷線受雷擊后不應使線路絕緣發生閃絡,需降低線路桿塔的接地電阻,或適當加強線路絕緣,對個別桿塔可使用避雷器,雷區活動頻繁的線路地段應架設耦合架空地線。
降低線路桿塔的接地電阻,可利用:①增加接地極的埋深和數量;②外引接地線到附近的池塘河流中,裝設水下接地網;③換用電阻率較低的土壤;④在接地極周圍施加降阻劑等辦法。
對于山頂上且高土壤電阻率無避雷線的桿塔和橫擔接地,并采用連續伸長接地體將每基桿塔的接地裝置連接起來的措施,如圖1所示,形成一條低電阻通道,可以防止桿塔頂部和桿塔附近的地面突出物的雷電場強發生畸變,即防止線路遭受雷擊,同時提高了線路桿塔的平均高度,減少了桿塔、避雷線等投資費用。
適當加強線路絕緣,及時更換線路的零值瓷絕緣子,對雷區的直線桿塔,在保證導線對地安全距離和對桿塔各部件空氣間隙的條件下,每相加一片絕緣子增加線路的絕緣,使線路能夠耐受感應雷。
為防止雷電繞擊線路,對于雷區活動頻繁的線路地段應架設耦合地線,即在35 kV線路原有避雷線的基礎上,在下層導線的下方3 m處架設一條架空地線,但要考慮到對地的安全距離,其目的是防止雷電繞擊線路,保證線路的正常運行。
線路絕緣受沖擊發生閃絡不能使線路轉變為兩相短路故障,不導致跳閘,就是使輸電線路發生閃絡后,不建立穩定的工頻電弧,或減少線路絕緣上的工頻電場強度。
采用自動重合閘裝置,或用雙回路供電,線路即使跳閘也不至于中斷供電。
對35 kV線路采用自動重合閘裝置,消除雷擊及其它引起的瞬間故障,是減少事故停電的一種措施,同時防止系統故障擴大。
35 kV及以上變電站和重要用戶的供電,應采用雙回路供電方式,但雙回路線路應采用不平衡的絕緣方式,即一條線路采用懸式絕緣子,另一條線路采用合成絕緣子,保證線路被雷擊或發生嚴重污閃事故后,不至于兩條線路同時停電,增加線路耐雷、耐污能力,確保供電的延續性。
7 結語
通過對雷電的觀察,主要是雷擊地點較為集中時,雷擊傷害程度大、時間長、雨量大,由于對線路做了大量的防洪、防雷的前期準備工作,所以在雷雨發生時,110 kV及以上線路未發生跳閘故障,但35 kV架空線路發生的故障比往年多,損壞的程度較往年嚴重,通過對雷害的分析,提出35 kV架空線路防雷的措施,不斷地總結35 kV架空線路和無避雷線的線路防雷經驗,達到減少35 kV架空線路雷擊跳閘事故的目的,保證線路的安全運行和對用戶不間斷地供電。
