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電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)分析論文
摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)電力工程行業(yè)不斷發(fā)展，民眾用電需求不斷增長(zhǎng)，這對(duì)輸電電網(wǎng)的可靠性要求越來(lái)越高，導(dǎo)致在電力生產(chǎn)中出現(xiàn)很多安全問(wèn)題。針對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)的工作特性，雷擊跳閘一直是影響整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)安全的重要原因，加之雷擊的多變性和隨機(jī)性，其給輸電網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題帶來(lái)了不少困擾。文章主要淺述了電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系以及評(píng)估流程，并針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題提出了與之對(duì)應(yīng)的防雷害措施。
關(guān)鍵詞：電網(wǎng)雷害；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；防雷措施
引言
電網(wǎng)雷擊災(zāi)害是無(wú)法避免的災(zāi)害性問(wèn)題，電力工程人員只要將此種危害降至最低，才能最大限度的保證輸電網(wǎng)絡(luò)的安全。就一般情況而言，變電站安裝的防雷害保護(hù)裝置能夠大大提升變電站的雷害防護(hù)能力，雷害風(fēng)險(xiǎn)主要集中在高壓輸電網(wǎng)絡(luò)中。因此，采用合理的方法對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)雷害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，并采取積極的應(yīng)對(duì)措施是極有必要的。
1電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系綜述
輸電網(wǎng)絡(luò)的雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系主要分為幾個(gè)方面：電網(wǎng)站、輸電網(wǎng)絡(luò)、桿塔區(qū)段、桿塔，通過(guò)對(duì)這四點(diǎn)的雷害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，組成一套全面的雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。對(duì)于桿塔而言，將桿塔區(qū)的跳閘指標(biāo)作為衡量雷害侵襲的影響程度是可行的，但是以雷害的平均值作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)就會(huì)忽略極端雷擊天氣對(duì)桿塔的影響，最終會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，不能分析出該地區(qū)最強(qiáng)雷害指數(shù)，進(jìn)而降低各個(gè)輸電站防雷能力。而對(duì)于輸電網(wǎng)絡(luò)而言，雷擊跳閘率可以準(zhǔn)確作為雷害風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源的指標(biāo)，該指標(biāo)能夠準(zhǔn)確反映各個(gè)地區(qū)的雷害風(fēng)險(xiǎn)，但在總體評(píng)估中應(yīng)該加入累計(jì)重合閘率以及人工輔助送電成功率、供電可靠性、裝置受損性以及線(xiàn)路等級(jí)等因素，引入到綜合評(píng)價(jià)體系中，進(jìn)而評(píng)估出該線(xiàn)路的雷害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。對(duì)于不同地區(qū)變電站，電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系總體是一樣的。依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司給出的基礎(chǔ)評(píng)估參數(shù)，例如：各個(gè)地區(qū)雷電特征參數(shù)、不同地區(qū)的地形參數(shù)、不同輸電線(xiàn)路的輸電特性、輸電線(xiàn)路的絕緣特性等參數(shù)，結(jié)合以上參數(shù)通過(guò)計(jì)算可得不同地區(qū)的桿塔及輸電網(wǎng)絡(luò)的跳閘率值，并根據(jù)跳閘率值計(jì)算出輸電網(wǎng)絡(luò)的防雷性能設(shè)計(jì)值、安全值以及雷擊上限值，最后通過(guò)以上參數(shù)及安全數(shù)值計(jì)算出雷害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。通過(guò)計(jì)算得出雷害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，評(píng)估整個(gè)供電區(qū)段的雷害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，確定出該區(qū)域內(nèi)最容易受到雷害的桿塔區(qū)段。此外，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系中還應(yīng)考慮供電可靠性、設(shè)備壞損率以及供電網(wǎng)絡(luò)重要度幾個(gè)考量因素，并加入故障實(shí)例，確定出最終的雷害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，就此打造成“電網(wǎng)站-供電線(xiàn)路-桿塔區(qū)段-桿塔”的科學(xué)評(píng)估體系。詳細(xì)評(píng)估體系見(jiàn)圖1。
2電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論應(yīng)用
上文主要簡(jiǎn)述了電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系架構(gòu)的基本內(nèi)容。但電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與桿塔區(qū)段、桿塔的評(píng)估方式截然不同，因?yàn)槊織l供電線(xiàn)路承載的供電量不同，每條線(xiàn)路的重要等級(jí)、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間也不同，所以應(yīng)有不同的評(píng)估體系詳細(xì)評(píng)估每條供電線(xiàn)路的雷害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。筆者認(rèn)為，可以通過(guò)分析雷擊跳閘后的合閘成功率及人工輔助合閘送電成功率進(jìn)行評(píng)估，鑒于兩種方式給供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行造成的影響不同，雷擊風(fēng)險(xiǎn)影響也不同。按照雷擊風(fēng)險(xiǎn)，我們可以得到以下結(jié)果：雷擊后重新合閘成功率＜人工輔助送電成功率＜重新合閘失敗且人工合閘失敗，結(jié)合上述排序不難得出，雷擊之后應(yīng)該細(xì)致分析所有故障情況，不能盲目依靠評(píng)估體系計(jì)算，應(yīng)該充分分析各個(gè)故障之間的差異性。通過(guò)電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型進(jìn)行計(jì)算后，能夠得到三種風(fēng)險(xiǎn)各自的評(píng)價(jià)權(quán)重向量，即能夠反映各條線(xiàn)路的雷擊重合閘成功、重合失敗但強(qiáng)送成功和重合失敗且強(qiáng)送失敗三種風(fēng)險(xiǎn)的三個(gè)權(quán)重向量。
3電網(wǎng)線(xiàn)路防雷害措施
結(jié)合我國(guó)輸電網(wǎng)絡(luò)總體情況，如：電壓等級(jí)、各個(gè)地區(qū)雷電活動(dòng)情況、輸電網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)地形以及土壤等因素的影響，常用的輸電網(wǎng)絡(luò)防雷害措施主要有以下幾種。
3.1鋪設(shè)避雷線(xiàn)技術(shù)
避雷線(xiàn)是我國(guó)輸電網(wǎng)絡(luò)中常用的防雷害技術(shù)之一，避雷線(xiàn)的工作原理是能夠?qū)⒗纂姺至�，從而降低桿塔頂部的電位；此外，還能發(fā)揮自身的耦合作用，降低輸電網(wǎng)絡(luò)遭受雷害侵襲風(fēng)險(xiǎn)，避雷線(xiàn)是在高壓及超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)中常用的防雷技術(shù)。
3.2完善接地形式
完善現(xiàn)有接地形式，也能提升輸電網(wǎng)絡(luò)的整體抗雷擊能力。輸電網(wǎng)絡(luò)的接地裝置是通過(guò)接地電阻實(shí)現(xiàn)抗雷擊。因此，只要完善現(xiàn)有的接地網(wǎng)形式，有效降低桿塔的電阻值，就能降低雷擊對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)。筆者認(rèn)為，降低桿塔的接地電阻，是提升輸電網(wǎng)絡(luò)防雷擊水平的有效措施之一。
3.3鋪設(shè)耦合地線(xiàn)
鋪設(shè)耦合地線(xiàn)無(wú)法直接增加抗雷擊能力，但鋪設(shè)耦合電線(xiàn)能夠加強(qiáng)避雷線(xiàn)和導(dǎo)線(xiàn)之間耦合作用，從而降低輸電網(wǎng)絡(luò)中絕緣子串上的電壓。當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，耦合地線(xiàn)可以達(dá)到分流雷電流的目的，進(jìn)而加強(qiáng)整條輸電網(wǎng)絡(luò)的抗雷水平。
3.4提升高桿塔的絕緣水平
在整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)中，高桿塔的絕緣水平也是至關(guān)重要的。提升高桿塔的絕緣水平，能夠?qū)Ψ乐估讚羝鸬揭欢ㄗ饔�，也能夠防止雷害現(xiàn)象侵襲桿塔頂部所產(chǎn)生的負(fù)面影響。
3.5增加絕緣方式
針對(duì)經(jīng)常遭受雷擊侵害的輸電網(wǎng)絡(luò)，普通的防雷措施已經(jīng)不能滿(mǎn)足抵抗雷擊侵害了，這就要提升輸電網(wǎng)絡(luò)的防雷等級(jí)。例如：采用不平衡的絕緣方式，可以避免雙回線(xiàn)在遭受雷擊時(shí)的跳閘現(xiàn)象。
3.6增加避雷裝置
鋪設(shè)避雷線(xiàn)能夠從一定程度上降低導(dǎo)線(xiàn)上的過(guò)載電壓，但是要完全消除導(dǎo)線(xiàn)上雷擊隱患是不可能的。在輸電網(wǎng)絡(luò)中加裝避雷裝置可以將雷擊時(shí)的電流分流至地面，從而降低雷擊的瞬時(shí)電壓，保障整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)及輸電裝置的安全。通常所采用的方式是在高壓線(xiàn)路的交叉處、超高的桿塔頂部以及設(shè)備終端上安裝避雷裝置，借此方式降低整條線(xiàn)路的輸電電壓。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，電網(wǎng)雷害盡管是小概率事件，但其具有隨機(jī)性強(qiáng)，一旦發(fā)生損失大的特點(diǎn)，而輸電線(xiàn)路的雷電災(zāi)害影響又是受諸如雷擊跳閘率、自然雷電活動(dòng)頻率、地線(xiàn)密度、地形地貌、輸電線(xiàn)路多因素控制，因此在實(shí)際電網(wǎng)雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，需要考慮多因素綜合作用的結(jié)果。此外，還應(yīng)結(jié)合高壓輸電線(xiàn)路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及系統(tǒng)運(yùn)行方式，通過(guò)分析對(duì)比選取合理的防雷設(shè)計(jì)，以提高高壓輸電線(xiàn)路的耐雷水平。
參考文獻(xiàn)：
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