電力系統(tǒng)的防雷與接地技術(shù)研究
一、雷電對電力系統(tǒng)及其設(shè)備的危害
點擊效應(yīng)分為如下幾類:
1.電效應(yīng)。雷電發(fā)生時引發(fā)的數(shù)萬伏的電壓和數(shù)十萬安的沖擊電流,電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器等電氣設(shè)備會被輕而易舉地燒毀,而且,電纜的絕緣體、導(dǎo)線也會被燒毀或者燒斷。
2.熱效應(yīng)。雷擊產(chǎn)生的高溫極易釀成火災(zāi)。當雷電產(chǎn)生的巨大電流穿過潮濕樹木等導(dǎo)體時,電能在極短的時間內(nèi)迅速轉(zhuǎn)化為熱能。具體來說,雷擊點發(fā)熱量產(chǎn)生0.5~2kJ的熱量足以融化鋼鐵,最終引發(fā)災(zāi)難。
3.應(yīng)力效應(yīng)。雷電通道中的木材纖維或鋼鐵縫隙里的空氣會在上述雷擊產(chǎn)生的熱效應(yīng)的情況下急劇擴張,巨大的內(nèi)壓會破壞木材以及鋼鐵。
4.靜電感應(yīng)。雷云和大地之間存在巨大電場,當此電場中有金屬導(dǎo)電體存在時,金屬表面會出現(xiàn)大量感應(yīng)電荷。雷云和大地的電場會在雷云放電后消失,此時,金屬物體表面的感應(yīng)電荷對附近的導(dǎo)電體產(chǎn)生感應(yīng)電壓。感應(yīng)電壓較高而擊穿空氣放電,危險的放點現(xiàn)象會給周圍的人員以及設(shè)備造成很大的安全隱患。
5.電磁感應(yīng)。雷云與地面之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象,巨大電流和極高的電壓伴隨產(chǎn)生,不過產(chǎn)生的電荷會在很短的時間內(nèi)進行中和。在高強度的電磁場的情況下,金屬內(nèi)部的感應(yīng)電流隨之產(chǎn)生。閉合回路會受感應(yīng)電流的影響,如果阻值較大,產(chǎn)生的巨大熱量足以點燃易燃易爆品倉庫[1]。6.雷電侵入波。民用架空線路在雷電的影響下產(chǎn)生雷擊、感應(yīng)雷時,雷電沿架空線路傳播進入建筑物內(nèi),很大程度上擊穿配電線路的絕緣層,從而引發(fā)火災(zāi),也會導(dǎo)致人觸電,從而造成巨大的安全隱患。
二、電力系統(tǒng)及其設(shè)備防雷技接地術(shù)
2.1輸電線路的防雷技術(shù)
2.1.1避雷線的架設(shè)。避雷線的材質(zhì)一般情況是鋼絞線(GJ)。在金屬線夾的作用下,避雷線與桿塔的接地系統(tǒng)實現(xiàn)完美連接,因為避雷線的架設(shè)是伴隨導(dǎo)線,并且位于桿塔的最高點,相當于避雷針的作用。此外,避雷線在高壓輸電線路中的耦合現(xiàn)象會導(dǎo)致電能的損耗,因此,雙避雷線在超高壓條件下的使用必不可少,這樣做的主要目的是對導(dǎo)線起到很大的保護作用。
2.1.2降低桿塔接地電阻。塔桿接地電阻的大小直接影響架空線路的防雷水平,因此,降低塔桿接地電阻可以直接減少閃絡(luò)的強度,同時對線路的跳閘也起到積極作用。
2.1.3安裝線路避雷器。具體做法是講避雷針與絕緣子串的導(dǎo)線端進行并聯(lián)連接,一旦雷電在電路中產(chǎn)生電流,而電流沿著避雷器流入大地,如果電流到達變電設(shè)備就會對設(shè)備造成嚴重損壞。為了避免電流對變電所中的變電設(shè)備的破壞,線路避雷針的安裝必不可少,這樣做一來可以保護絕緣子不會出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象,另一方面可以增加線路的抗雷擊能力,可謂一舉多得。
2.2電力設(shè)備的接地技術(shù)
2.2.1工作接地。顧名思義,工作接地就是為保證電路以及系統(tǒng)電位穩(wěn)定運行的接地方式,工作接地的目的是保證電流信號的零電勢相同。電路中的工作接地有諸多分類方式,舉例來說,為以降低電力設(shè)備的絕緣水平以及中性點在系統(tǒng)的接地方式都屬于工作接地的范疇[2]。根據(jù)電路性質(zhì),工作接地可以分為電源地、數(shù)字地、模擬地、直流地、交流地等等。
2.2.2防雷接地。避雷針、避雷線和避雷器等避雷設(shè)備受雷擊時可能被擊毀,使電勢極高或極低的位置出現(xiàn)極大安全隱患,為避免事故的發(fā)生,配套的相應(yīng)接地設(shè)備必不可少,這樣一來雷擊電流進入大地,實現(xiàn)危害的最小化。
2.2.3安全接地。雷電通過帶有金屬外殼的電器設(shè)備時,設(shè)備表面會感應(yīng)出大量的電荷,對附近的工作人員的人身安全有一定的威脅。因此,應(yīng)將電氣設(shè)備外殼設(shè)置地接地,以保證工作人員安全。
三、結(jié)論
隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展,電力系統(tǒng)及設(shè)備的安全成為國民經(jīng)濟的發(fā)展的關(guān)鍵因素。我國地處一個雷電頻發(fā)的地域,對電力系統(tǒng)及其設(shè)備的防雷保護猶為重要。多種防雷技術(shù)與接地技術(shù)相結(jié)合,全面地對電力系統(tǒng)及其設(shè)備進行防護的使用必不可少。接地技術(shù)的種類和作用繁多,應(yīng)根據(jù)實際電力系統(tǒng)的要求采用相應(yīng)的技術(shù)。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)所帶來的利益遠比投入防雷等所耗費的資金高的多,因此,安全維護方面應(yīng)加大投入力度,這樣才能保證利益最大化。
作者:夏廣坤 張楊 單位:延邊電力經(jīng)濟技術(shù)研究所

責任編輯:電力交易小郭
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