輸電線路雷擊故障快速定位裝置研制及試驗分析

張子一　費雅嬈

摘要：現如今，各國對輸電線路雷擊故障快速定位的研究多停留在在線監測方面，對于雷擊跳閘后故障桿塔的快速定位、查找等方面研究不足。本文基于“缺陷放大”的思路，利用低熔點合金熔點低及導電性能好的特點，研制了輸電線路雷擊故障快速定位裝置，通過Matlab軟件計算并形成雙指數函數模型的雷電流波形圖，據此對定位裝置進行電流沖擊試驗，驗證了定位裝置的有效性。

關鍵詞：輸電線路;桿塔;雷擊故障;快速定位裝置;電流沖擊;熔融

引言

雷電是影響電網運行安全性和可靠性的重要因素，由于我國雷電現象較為頻繁，導致的電網雷擊故障頻發，嚴重危害電網供電的穩定性。近年來，電力系統中低壓配電網遭受雷擊而產生故障的事例時有發生。當配電臺區遭受雷擊時，由于一次系統中通常安裝有避雷器，因此可以將雷電流導入地下，以確保一次系統的安全。但二次系統中設備的精度要求高、耐壓值較低，所以二次設備在發生雷擊時通常會發生損壞，導致二次系統無法正常運行。智能電網作為新時代電網的發展方向，近年來得到了廣泛的研究與應用。而因智能電網自身具有靈活性和交互性，一些新的防雷保護技術開始出現，并取得了較多的研究成果，如動態防雷技術等。在這些技術中，人工智能（ArtificialIntelligence，AI）技術經過多年的發展已被證明具有良好的工程應用性能，因此被大量應用于電力系統狀態監測領域。

1雷擊對于輸電線路的危害

雷擊故障是輸電線路損壞的主要原因，如果110kV輸電線路受到雷擊，路線會首先出現跳閘現象、設備會因雷擊而遭到破壞，不僅如此，還有可能會對周邊居民的生命財產安全帶來巨大的威脅。經過多項故障事故的分析來看，雷擊種類的差異會帶來線路不同的故障問題，舉例而言，多相故障一般就是雷電直擊導致的，但是單相故障的誘因則是雷電繞擊。假如將輸電線路的運用環境放在山林之中，在這種交通極不便利的地方，如若發生雷擊現象，將非常影響線路的巡視，對于之后的故障處理也是極為不利的。并且，雷擊發生之時一般都是伴隨著狂風暴雨出現的，這會對周邊樹木產生毀滅性影響，如果處理不當，就會帶來巨大的生命財產損失。

2定位裝置工作原理及制作

定位裝置由導電部分和熔融部分構成。導電部分由鍍鋅扁鋼制成，能保障桿塔可靠接地，一旦線路發生過電流故障，過電流可通過導電部分流向大地;同時導電部分能對熔融部分起到支撐作用，在熔融部分熔化時，保證熔液從熔出口流出。熔融部分為低熔點合金由低熔點金屬Bi、Sn、Pb、Cd按照一定比例制成，低熔點合金熔點為70℃，當輸電線路遭受雷擊過電流故障時，過電流經桿塔—定位裝置—引流板—接地引下線流向大地，使得桿塔與接地引下線之間的低熔點合金熔化流出，從而實現快速定位。

3線路與設備雷擊性能評估

實現雷擊故障的預測需要依靠智能防雷系統的感知、分析和預測功能相互協調和配合，將實時數據與歷史數據作為神經網絡的訓練和分析數據。并依據網絡的拓撲關系搭建神經網絡結構，建立基于神經網絡的雷擊故障預測模型。

4輸電線路的防雷保護措施

4.1更換新型絕緣子

當對線路進行絕緣能力剖析時，絕緣子是其中一個無法回避的話題，它不僅影響線路的絕緣性能，還左右著其抗雷擊能力。故而，在為線路擇取合適的絕緣子時，必須要依據實際情況展開擇取，對質量問題一定要嚴格把關，扎實推進運營管理工作，必須要將一切有問題的絕緣子阻隔在工程之外。針對那些已然工作多年或者已經老化的絕緣子，不但要對低值以下的絕緣子展開檢查，還要做到必要的更換。如果該地區經常會出現雷擊，那么絕緣子就必須要采取一定程度的強化處理，最典型的做法就是在數量上進行擴充。通過對大量實例的分析可以發現，這種措施確實在一定程度上優化了輸電線路的抗雷擊水平和絕緣性能，進而實現將跳閘事故率降到最低。就當前情況來看，110kV輸電線路中使用的都是合成絕緣子，這種合成物質具有極高的強度、較輕的重量、清潔無污染等優勢，并且它在維修層面上也是極為便利的，不過還是有一定的缺陷就是，當雷擊現象頻發時，極易出現跳閘，這一點還需要進一步的技術攻關。

4.2降低桿塔接地電阻

進行雷電防護的主要措施就是降低桿塔接地電阻，具體來講就是要借助減小桿塔的沖擊接地電阻，來提升抗雷能力，進而完成輸電線路的抗雷能力。從原理上來分析，該技術就是在硬件上優化接地電極的外形和改變埋入深度等，來對接地電阻值進行修改。

（1）水平外延接地：這種措施一般只是針對特定的情況，也就是在該區域有水平放射的情況，一旦使用到水平放射技術，就會極大的提升施工的成本，這不但可以減小接地電阻，還能夠切實減小沖擊接地電阻。

（2）深埋式接地極：當線路所在位置地下深處土質電阻率非常低時，一般使用的都是深埋式接地極，這樣做的好處就是可以有效的防雷。在埋設接地極的過程中，必須要科學的擇取埋設位置，并進行合理的參數設定，比如可以優先擇取地下水比較高的地方、設置對口的地底接地設備等。

（3）填充降阻劑：有這樣一種情況，那就是在輸電線周圍找到了低電阻率物質，這時技術人員就可以充分發揮它的價值了。在使用過程中，十分有必要進行全面的考慮，進一步確定該物質是否具有低電阻率、較小的流失率、良好的經濟價值、施工便捷等特性。假如施工現場周圍沒有這種物質，那么技術人員可以人為的添加降阻劑，這樣做的目的也是使其具有較強的降阻特性。

4.3架設耦合地線

架設耦合地線措施從操作上來看，就是在輸電線的導線下面，多加一根用于接地的線路，以此來完善輸電線路抗雷擊的能力，同時避免輸電線路出現反擊跳閘的現象。一般情況下，這種措施的使用只是針對接地電阻比較高的輸電線路。借助耦合地線，一來，能夠加強導線與地線兩者的耦合效應，如此一來，當出現雷擊現象時，線路上就能夠發出更強的感應電壓了，以此緩解絕緣子串自身受到的沖擊電壓;二來，能夠減小桿塔的分流系數，當前接地電阻的數值達到一定界限之后，來自雷電的電流會由接地裝置來散流，以此來控制塔頂的電位不突破一定上限。還有一點值得注意的是，在輸電線兩邊的耦合地線，能夠加強地線的屏蔽性能，這將能夠有效地避免雷電繞擊事故的產生。在鋪設耦合地線時，有很多技術環節都需要注意一下，比如要精準設置桿塔結構、控制強度、考察實際的地形地貌等，目的就是將耦合地線與地面之間的距離進行精準校核，做好它和導線之間的相關配合工作，進而使得耦合地線架設科學合理符合實際。

結語

本文基于“缺陷放大”的思路，利用低熔點合金的熔點低及導電性能好的特點，對傳統桿塔與接地引下線引流板之間的連接點進行改進，研制了輸電線路雷擊故障快速定位裝置。通過雷電流沖擊試驗驗，驗證了該定位裝置的有效性。

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