雷电的危害及预防 2[教育]

雷电的危害及预防 2[教育] 雷电对电力贯通线的危害及预防 ,CGZ, 内容提要:随着我国铁路现代化的迅速发展，供电系统的安全运行与铁路运输安全和效率日益紧密相关。而雷害对电力贯通线的安全运行影响极大。因此，我们必须了解雷电的形成及其对电力贯通线的危害，并有针对性地采取有效的预防措施，才能使电力贯通线能安全、可靠、经济的运行。本文首先介绍了管内电力贯通线2001年1,9月份的运行情况，接着阐述了雷电的形成，重点论述了雷电对电力贯通线的危害及其预防措施。 关键词:雷电形成 危害 电力贯通线防雷 管内现有电力贯通线691公里。2001年1，9月份电力贯通线非正常中断供电共356次～其中因雷击中断供电共202次,雷击故障占40次,。贯通线因雷击中断供电占其总停电次数的56.7%,雷击对贯通线的正常供电造成了极大的影响。由此而影响行车累计达59列次～对列车的正常运行造成了极大的干扰。因此～我们必须了解雷电的形成及其对电力贯通线的危害～并采取相应的预防措施。下面我从雷电的形成及其对电力贯通线的危害和相应的预防措施三个方面谈点肤浅认识～仅供参考～不妥之处～请各位同仁、同行给予批评指正。 一、 雷电的形成 带正电及带负电的雷云形成后～若电场强度达到25，30千伏/厘米～则空气间绝缘被破坏～正负雷云之间或雷云与大地间发生强烈的放电现 象。放电时间一般为50，100微秒～放电电流可达几千万安培。平常所见的“闪电”就是放电产生的强烈火花,听见的雷声就是空气受热短时急剧膨胀而形成的爆炸声响。这就是我们平时说的雷电现象。 二、雷电对电力贯通线的危害 雷电对10KV电力贯通线的影响和破坏取决于雷击的形式。雷击一般有下列两种形式。 第一种形式:直接雷击 雷电灾害绝大部分源于直接雷击。 根据2000年11月7日南方日报有关报道～1996年至1999年4年间～广东共发生雷击事故4143宗～伤亡699人～火灾70起～经济损失15亿元。我省近30年平均年雷暴日,以市为单位,约80天～大部分地区属于重雷区,年雷暴日15天以上为多雷区,～广州近30年年平均雷暴日为87.6天。据惠州市气象局统计～惠州市惠城区99年度年雷暴日84天～2000年二季度较99年度同期上升33%。我省雷暴日发生频繁程度列全国第二位～受雷电灾害的损失居全国首位。雷电灾害已严重干扰了我省经济、社会的顺利发展～给人民生命财产安全构成了严重的威胁。 电力系统遭直接雷击是指雷云对地面放电时～直接穿过电力系统元件或雷云直接在这些元件上放电～这种雷击形式的放电电流幅值极大～一般放电电流在3KA至260KA之间～而管内现有电力贯通线正常流过的 电流只有5A至20A～由此可见雷电对其产生的破坏力极其之大～主要表现在以下三个方面: ,一,机械性破坏。雷电直接击中树木、电杆、房屋时～常常将它们劈开、劈倒。 ,二,热力破坏性 。由于强大的雷电流通过～使金属部件发生热、熔化～使易燃物燃烧。 ,三,绝缘击穿性破坏。 这是雷电对10KV电力贯通线最危险的破坏性之一。直接雷击的电流很大～这种电流通过架空线时～将产生很大的电压降。根据直接雷击过电压经验公式U= IZZ/,Z+Z,～雷电流I=3KA，260KA、导线波阻0 0S0S0 抗Z=300欧，500欧、雷闪通导波阻抗Z=1000欧，3000欧～可估算出0S 10KV电力贯通线遭直接雷击过电压达到391KV，60000KV～此过电压比10KV电力贯通线正常电压高出几十倍甚至几千倍～大多数情况下导致10KV电力贯通线发生绝缘子闪络或被击穿、导线断线～甚至是炸裂避雷器或烧坏变压器。 第二种形式:间接雷击,感应雷击,: 云层绝大部分带负电～如下图所示:当在架空线的上方有带负电的雷云存在时～由于其强大的电场作用～架空线上将感应出异号的正电荷。当这朵雷云在附近放电之后～导线上感应的电荷因失去束缚～将沿导线向两端流动～形成电压很高的突波～这种过电压以进行波的形式,沿导 线两端传播到整个电力系统中～造成破坏作用。这就是所谓感应过电压。 根据我国电力系统感应雷击过电压经验公式: Ug=25Ih/S～ I=3KA，260KA、导线平均高h=8m～S〉65m(设雷击00 点距离导线65米至100米之间)可估算出10KV电力贯通线的感应雷击电压范围为6KV至800KV。由于目前广梅汕公司管内电力贯通线上所装 氧化锌避雷器的雷电(放电)冲击电压在于35KV至50KV～绝缘子耐雷电冲击电压在于150KV以下,可见感应雷击电压(6KV，800KV)同样有很大可能使电力贯通线因泄雷而瞬时停电甚至击坏电力设备。 由于管内全线都处于多雷区或重雷区～30年来平均年雷暴日以市为单位平均约80天。按我国输电线路落雷的计算经验公式:Nl=NghTD** 2雷击次数/(100KM年),其中～Ng=0.015次/(KMTD) h—线路平均高度,取8米 TD—雷暴日～取80天,,可估算出公司管内691KM电力贯通线一年遭直击雷次数为66次。遭感应雷击更是不计其数。鉴于雷击对电力设备的严重危害性,因此大力进行防雷设备的整治仍是水电部门未来几年电力设备维护、整治工作的重点。 三、电力贯通线的防雷措施 针对管内10KV电力贯通线遭雷击停电与现有电力设备存在的问题～特提出以下防雷措施,以提高其防雷性能。 第一～避雷方面:增设避雷设备～对重雷区电力设备采取主动防雷。 公司管内10KV电力贯通线现没有架设避雷线,也没有装设避雷针,根本无法避免直接雷击。对于多雷区和重雷区,失去避雷的主动性, 10KV电力贯通线一旦遇上直接雷击,就只能听天由命。因此,对重雷区如谢岗站，黄曹站、揭东站，玉窑站等区段可架设避雷线,楼角养路工区可加装避雷针,防止雷电直击。据了解,南京水电段和雷州半岛部份10KV架 空线都架设避雷线并取得明显的避雷效果。 第二～泄雷方面:增设泄雷设备、改善泄雷装臵～提高10KV电力贯通线的泄雷能力。 1、增设线路避雷器 由于雷电过电压是以进行波的形式,沿导线两端传播到整个电力系统中～所以增设线路避雷器可以有效分流雷电流～降低雷电过电压～减少其对电力设备的破坏作用。 2、降低避雷器接地极电阻 防雷 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 的一个重要的方面是接地以及引下线路的布线工程～整个工程的防雷效果甚至防雷器件是不是起作用都取决于此～所以应该认真系统地加以维护和整治。以2000年度部分管段电力贯通线运营情况及检查结果作比较结果如下: 电力贯通避雷器接地极贯通线雷击贯通线雷击停雷击停电故障率 线名称 不合格率 停电次数 电故障次数 1 20% 27 13 48% 2 25% 15 8 53.3% 3 0% 22 0 0% 4 0% 32 5 15.6% 从上表可以看出, 避雷器接地极电阻能否达到要求是关键。避雷器接地极不合格率越高,雷击停电故障率也越高.因此,对接地极的大力整治是防雷工作重点. 3、提高避雷器的泄雷性能 由于硅胶绝缘氧化锌避雷器在运行中,一方面阀片长期受到工作电压作用将逐渐老化,另一方面在遭受多次强雷击之后,泄雷性能也加快退化.因此,必须定期鉴测其泄漏电流等参数,发现不合格者及时更换. 4、更换或改造避雷器 由于硅胶绝缘氧化锌避雷器雷击故障之后容易引起贯通线单相接地,甚至线间短路,影响贯通线供电,故目前水电部门已逐渐采用瓷体式氧化锌避雷器代替硅胶绝缘氧化锌避雷器,另一方面也可将部分避雷器加装高压跌落式保险,一旦避雷器遭击穿烧坏或炸裂,故障点将自动脱离,减少雷击造成的永久性故障。 5、采用压接方法改善导线的连接接触。 很多区段都习惯使用并沟线夹作为10kV线路的连接器～甚至连并沟线夹都不用而缠绕接线～并沟线夹连接或缠绕接线都不是导线的最佳连接～导线连接不良～会经受不住强大雷击电流的冲击。在今后的10kV线路改造和检修中～逐步淘汰并沟线夹作导线连接器～并严禁不用线夹而缠绕接线～应选用连接性能较好的安普线夹。 第三,抗雷方面:提高电力设备的耐压等级,加强其抗雷能力。 更换、安装支柱式绝缘子或瓷横担。雷击10kV架空线路针式绝缘子事故～是最多见的设备事故～造成这类事故的原因除了本地区雷暴日多之外～针式绝缘子质量不过关也是主要原因～前几年我们采用和安装的P-15、P-20单裙、双裙及多裙针式绝缘子～经运行证明～该产品质量低劣～耐雷水平低～可以将这类绝缘子更换为支柱式绝缘子或瓷横担～新架10kV线路亦应选用支柱式绝缘子或瓷横担～借监地方电力局运行经验～支柱式绝缘子和瓷横担的耐雷水平及产品质量比P,15和P20针式绝缘子好得多。重雷区耐张杆原由两片悬式瓷瓶组成的耐张绝缘子串增加成由三片悬式瓷瓶组成的耐张绝缘于串;直线杆原为铁横担的更换为瓷磺担,相对提高边导线对电杆的绝缘电阻,减少绝缘子受雷击闪络或击坏。 第四～引进新技术、新设备:提高电力设备分断故障能力,尽快恢复行车信号电源供电。 1、加装线路故障自动分断装臵和故障显示器,在短时间内断开贯通线故障区段,恢复非故障区段的正常供电,并通过故障显示器识别故障区段并及时组织人员抢修。加装该装臵之后～电力贯通线分断故障及恢复非故障区段的正常供电时间大约可从原来2小时缩短为1分钟～大大提高管内电力贯通线供电的可靠性。 2、重要区段引进微机远动技术设备～能对供电系统主要设备进行监视、测量、调整、控制以及管理的调度自动化～大大提高管内电力贯通 线供电的综合能力。 以上从四个方面提出电力贯通线的防雷措施～部分已经在公司管内水电系统实施完善过程中,部分还需与上级主管部门和有关段领导、技术业务部门进一步论证并经实践检验可行之后再全面组织实施.不足之处,敬请见谅并给予批评指正。 结束语 雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。目前我国乃至全世界在防雷领域上仍处于探索阶段，所采取的防雷措施也不是绝对有效的，还有待于进一步的研究。随着铁路现代化的发展和自动闭塞、大站电气集中联锁、微型计算机的普及，供电系统的安全运行和不间断供电与铁路运输安全和效率日益密不可分，而且也是保证铁路电气化及自动闭塞、大站电气集中联锁可靠、安全运行的必备条件。因此铁路有关单位必须了解雷电的形成及其对电力贯通线的危害，并及时采取相应的预防措施，与时俱进，学习并引进新的综合防雷理论和应用技术，确保电力贯通线的安全、可靠、不间断供电，使之更好地为运营生产服务。 参考文献 1、《高电压技术》～重庆大学出版社～1996年1月 2、《内外线电工工艺学》～科学普及出版社～1998年3月 3、《微型计算机在自动化技术中的最新应用》～格顿～机械工业 出版社～1998年6月 4、《自动化技术》～戴绪愚～上海科学出版社～1999年12月