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摘 要:多雷山區(qū)送電線路架設的防雷設計是一項艱巨而具有較高綜合性的工作,不僅需要考慮到來自于環(huán)境因素的諸多方面,還要對線路本身、線路輔助性防雷設施進行全面的思考與選擇。山區(qū)送電線路的設計標準要比丘陵地區(qū)的要求嚴格的多,除本文介紹的一些防雷設計要點外,還需要在設計前進行大量的計算工作,比如桿塔的上拔、導線的懸垂角、導地線的弧垂配合等。多雷山區(qū)的送電線路防雷設計要求嚴格,本文主要通過線路自身設計要素和外接設備設計、結合本人實際操作經(jīng)驗進行論述。
關鍵詞:110kV線路,雷區(qū),防雷設計,職稱論文發(fā)表
一、多雷山區(qū)110kV線路自身設計要素
1、導線的應力與配型對防雷設計
通常的山區(qū)海拔高度都能達到800m至1200m,相對高度的差值大,甚至可達到300m以上;而且,山區(qū)都保有大量的樹木,地段荒蕪,環(huán)境特殊。因此在進行防雷設計前必須先與當?shù)厮鶎倭謽I(yè)部門進行溝通,把環(huán)境因素作為設計的一個重要考慮因素,以防線路架設后環(huán)境問題成為主要影響因素。通常為了配合林業(yè)部門的規(guī)劃,線路架設采用跨越式架設,架設高度則要根據(jù)林內樹木的平均高度進行設計。我國《電力線路設計規(guī)程》中明確指出:導線在弧垂最低點的應力不允許超過導線瞬時破壞應力的40%,當導線的懸掛點遠遠高于最低點時,懸掛點的應力最好在弧垂最點應力的基礎上再高出10%�;诮�(jīng)規(guī)范,在多雷山區(qū)的導線設計上就必須注重低于瞬時破壞力的40%。如果線路的檔距要高于相應高差要求的檔距極限值,就要相應地放松導線的應力。但有一點不能忽略,導線安全系數(shù)的放松,很可能導致導線的弧垂相應增大,這在林區(qū)內進行跨越架設會造成不利的影響。由于以上各種因素綜合考慮,在設計前最好把導線的破斷張力可否滿足導線懸掛點應力作為最先探討與確定的問題。在導線配型方面,可以考慮采用高強鋼芯鋁合金絞線,經(jīng)過筆者的長期實地操作經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)這種導線的強度較能保證多雷山區(qū)的特殊設計要求,具有良好的弧垂特性以及過載能力,比如JLHA2/G3A-300/40導線等。在多雷山區(qū)的送電線路架設工程中,采用高強鋼芯鋁合金絞線能夠最大地滿足較大高差前提下導線的懸掛點應力,在導線之間的距離相對較小時,此種導線也能夠較好地減小弧垂,大大降低了因導線未能同步擺動而產(chǎn)生的相間閃絡,整個線路的安全系數(shù)相對較高。
2、線路路徑對防雷設計
山區(qū)的地形相對復雜,地貌特殊,高差偏差大,村莊房屋建筑松散,河流的阻隔等,都為供電線路的架設提出了不小的難題。山區(qū)送電線路路徑的選擇需要考慮曲折系數(shù)、轉角數(shù)量等,必須以科學走向為準繩。因經(jīng),防雷設計過程中最好多次對線路路徑進行優(yōu)化選擇,比如采用海拉瓦航測系統(tǒng)等。通過先進的三維設計地圖來對各條可能線路進行對比評估,從而選擇出最具有實用性與科學性的路徑架設。
3、防震對防雷設計
線路架設以空中跨越為主,因此風力的影響導致的線纜擺動等是正常現(xiàn)象。多雷山區(qū)的送電線路多存在張力大、檔距長、懸掛點高等特點,防震的問題相對復雜,風力造成的振動頻率范圍也相對較廣。單一的防震錘響應頻率范圍固定,效果不理想,可以采用綜合方法,將防振錘、護線條、阻尼線等混合搭配使用,能夠達到更好的防震需求效果。
4、風偏距離對防雷設計
風偏距離屬于機電的范疇,在山區(qū)這樣的地形較復雜的地方,要充分考慮到風偏問題,防雷設計時要估算好山坡、巖石等與導線間的安全距離問題,除了要結合勘測部門提供的平面圖外,還必須進行實地勘測,以保證設計的準確與安全性。尤其是對雷擊的危險性因素,在設計定位時一定要相當重視。
二、多雷山區(qū)110kV線路架設的外接防雷設計
1、線路避雷器的應用
在多雷山區(qū)規(guī)格型號適合的避雷設備對于線路防雷具有非常好的效果。避雷器能夠限制絕緣子兩端的電位差,能夠有效防止電流反擊的情況發(fā)生。根據(jù)多年的現(xiàn)場操作經(jīng)驗,筆者認為在雷電多發(fā)的山區(qū)送電線路架設設計中,為線路安裝多個避雷器,能有效防范雷擊跳閘事故的發(fā)生。嚴重的時候,雷電波可能順著線路直接侵入到發(fā)電廠或者變電所,造成巨大損失,因此在線路的終塔位置安裝一組線路避雷器十分重要。線路避雷器的工作原理是通過接地裝置將經(jīng)過線路的雷電流引入大地,因此在桿塔接地電阻以及接地引下線的設計要求上相對嚴格。另外,山區(qū)特殊環(huán)境,使線路上安裝的避雷器不易經(jīng)常維護,因此在選型方面盡可能選擇免維護的型號。
2、桿塔接地電阻的應用
山區(qū)內出現(xiàn)雷擊桿塔時,塔頂首先接收電流,其電位與桿塔接地處的電阻存在著密切的聯(lián)系,桿塔電阻的相對降低,能夠有效減少電流反擊現(xiàn)象的出現(xiàn),保證桿塔及送電線路的安全。由于山區(qū)地貌、地質、地勢的特殊性,使降阻的工作比較困難,應該根據(jù)具體的情況、充分利用桿塔所處地形特點進行針對性設計,選擇切實可行的降阻措施。目前在一些送電工程的實際操作中,筆者遇到了一些不恰當?shù)慕底璐胧┍热绮豢紤]地質結構的具體情況,就采用打井的方法進行降阻等。桿塔接地設計的主體作用在于防雷電,雷電帶來的電流又屬于極高頻的電流,具有極強大的趨膚性,電流接入大地后以沿著地表散流的形式散開,因此深層的土壤對于電流的潰散起不到實質性的作用,因此挖深井的方法在一些特殊地貌處是沒有利用價值的。對多雷山區(qū)送電線路桿塔接地降阻,最好采用水平射線結合降阻劑的方法。根據(jù)筆者的實際操作經(jīng)驗,利用現(xiàn)場地勢條件,沿著等高線做水平射線,或者是考慮在巖性的地質結構部位利用巖性裂縫的特點鋪設水平接地體,再結合以膨潤土類的降阻劑,能夠達到更好的降阻效果。
3、側向避雷針的應用
多雷山區(qū)內還有一種常見的雷擊現(xiàn)象,就是桿塔發(fā)生繞擊,最好的方法是調整避雷線路的保護角,但這種方法操作起來很困難。經(jīng)過長期實踐筆者認為折衷的方法可以采用安裝側向避雷針來預防桿塔發(fā)生繞擊。具體的操作方法是,在特殊地質估計易造成繞擊現(xiàn)象的桿塔橫擔處固定一個角鋼,并伸出邊相絕緣子串3m左右。側向避雷針不僅能夠有效防止繞擊事件的發(fā)生,還具有安裝簡便、操作靈活的特點,適合于工程設計與實地施工。當然,桿塔在安裝了側向避雷針后,它的引雷的效果也被增強了,因此要同時考慮到反擊問題的發(fā)生,最好在安裝側向避雷針的,增加絕緣子串的片數(shù),從而提高絕緣子串的沖擊放電的電壓值,并結合以合理有效的降阻處理。實踐表明這種方法較有效地防止了大量送電線路繞擊事故的發(fā)生。
三、結語
雷云帶有不同極性的電荷,當它與大地之間電場子的強度增強,甚至超過大氣間游離放電的臨界電場強度的時候,就會發(fā)出火花,產(chǎn)生放電現(xiàn)象,而這種放電即開成了雷電。雷電實際上只是一種常見的自然現(xiàn)象,但它的危害卻很大,尤其是在多雷山區(qū)對于供電線路的破壞,造成人們日常生活的不便。高壓輸電線路通常是縱橫交錯、廣泛分布的,極易遭受雷擊,因此在線路設計時就考慮到嚴格的防雷措施,提前對雷擊事件做好預防事關重大。
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