如何减少外部环境对电压暂降的影响?

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减少外部环境对电压暂降的影响,核心是 **“预防为主、应急为辅”**—— 通过针对性技术措施降低环境因素(如雷击、覆冰、施工误碰)引发暂降的概率,同时强化电网抗扰动能力,在暂降发生时缩小影响范围。以下分 “自然灾害防护”“外力破坏防控”“通用抗扰提升” 三大类,提供可落地的具体策略,附技术原理与效果量化:

一、自然灾害防护:降低雷击、覆冰等引发暂降的概率

外部环境中,雷击、覆冰、洪水是导致电网设备故障(如线路短路、杆塔倒塌)进而引发暂降的主要自然因素,需按灾害类型针对性防护。

1. 雷击防护(最高频场景,占自然因素引发暂降的 60%)

雷击通过击穿线路绝缘引发短路,是户外配网暂降的首要自然诱因,需从 “拦截雷电、疏导电流、提升绝缘” 三方面防护:

加装主动防雷装置

线路杆塔顶端安装氧化锌避雷器(ZnO),可拦截 90% 以上的直击雷,将雷电流导入大地(避雷器残压≤1.5 倍额定电压,避免绝缘击穿);

变电站加装避雷针 / 避雷线,形成 “防雷保护区”(保护角≤25°),确保主变、开关等关键设备不被直击雷击中;

优化接地系统

杆塔接地电阻≤10Ω(土壤电阻率高的区域用降阻剂,如膨润土,可将接地电阻从 30Ω 降至 8Ω),加速雷电流泄放,避免杆塔电位升高导致绝缘子闪络;

线路地线(避雷线)采用 “双端接地”,增强雷电流疏导能力,减少反击过电压(可使雷击导致的短路暂降次数下降 50%);

提升线路绝缘水平

将传统的瓷绝缘子更换为复合绝缘子(硅橡胶材质),耐雷击击穿能力提升 3 倍,且抗污闪(雷雨天气的污秽易导致绝缘下降)性能更优;

10kV 配网线路采用 “绝缘导线”(如交联聚乙烯绝缘导线),替代裸导线,即使雷击导致局部过电压,也不易引发短路(可使雷击暂降发生率再降 30%)。

2. 覆冰与舞动防护(冬季高纬度地区高发)

线路覆冰会导致导线重量增加、弧垂变大,可能引发杆塔倒塌;导线舞动(风吹覆冰导线产生的低频摆动)会导致相间短路,两者均会引发长时间电压暂降(持续时间>500ms):

防冰技术

线路采用防冰导线(如间隙型导线、纳米涂层导线),减少覆冰附着(纳米涂层可使覆冰量减少 40%~60%);

变电站关键线路加装直流融冰装置,覆冰厚度>10mm 时自动启动,通过电流发热融化冰层(融冰时间≤2 小时,避免线路因覆冰断裂);

抗舞动措施

导线间隔棒采用 “防舞型设计”(如双摆式间隔棒),抑制舞动幅度(从 10m 降至 2m 以下),避免相间接触短路;

高舞动风险线路(如跨越山谷、湖泊的线路)安装 “舞动监测装置”(含加速度传感器),实时预警,提前安排巡检(可使舞动导致的暂降次数下降 70%)。

3. 洪水与地震防护(极端灾害,影响范围广)

洪水会淹没变电站设备,地震会导致杆塔倒塌、设备位移,均会引发大面积电网故障和长时间暂降,需从 “选址、加固、应急” 三方面应对:

源头选址规避

新建变电站避开低洼地(百年一遇洪水水位以上)、地震活动断层带,减少灾害直接影响;

线路杆塔选址远离河道、冲沟,避免洪水冲刷杆塔基础;

设备加固升级

变电站设备(如主变、开关柜)采用 “抗震设计”(抗震烈度≥8 度),基础用钢筋混凝土加固,避免地震时倾倒;

杆塔基础采用 “深埋式”(埋深≥3m)或 “桩基式”,增强抗洪水冲刷能力(可使洪水导致的杆塔倒塌率下降 60%);

应急备用方案

洪水 / 地震高发区域的配网,配置 “移动式应急电源车”(容量≥500kVA),暂降发生后可快速为关键用户(医院、基站)供电,缩短停电时间。

二、外力破坏防控:减少施工误碰、树障等人为环境因素

外部环境中的施工误碰、树障、设备盗窃是人为导致电网故障的主要原因(占外力引发暂降的 80%),需通过 “提前预警、物理隔离、责任管控” 减少风险。

1. 施工误碰防护(城市配网高发,占外力破坏的 40%)

市政施工(如道路扩建、地铁修建)中挖掘机误碰高压线路,是城市配网暂降的常见人为诱因,需强化 “事前交底、事中监控、事后追责”:

事前规划与交底

建立 “电网线路地理信息系统(GIS)”,施工前向建设单位提供线路精确位置(误差≤1m),明确 “禁挖区”(线路两侧 5m 内);

施工前组织 “安全交底会”,向施工方明确线路电压等级、防护要求,签订《防误碰责任协议》;

事中实时监控

线路关键区段(如施工区域附近)安装 “防外破监控装置”(含红外探测器、声光报警器),当施工机械进入禁挖区时,立即触发本地报警(喇叭音量≥100dB)并远程推送短信至运维人员(响应时间≤10 秒);

安排 “专人现场监护”(重要线路施工期间全程监护),及时制止违规操作;

效果:某城市配网实施后,施工误碰导致的暂降次数从每月 8 次降至 1 次以下。

2. 树障清理(农村 / 郊区配网高发,占外力破坏的 30%)

树木生长触碰线路会导致单相接地短路,引发暂降,需建立 “定期巡检、责任分区” 的树障管控机制:

定期巡检与清理

春季(树木生长旺季)每月巡检 1 次,秋季每 2 个月巡检 1 次,采用 “无人机巡检 + 人工复核”,快速定位树障(无人机巡检效率是人工的 5 倍);

线路两侧树木与导线的安全距离需满足:10kV 线路≥1.5m,35kV 线路≥3m,不足时及时修剪(修剪后需确保 1 年内不会再次触碰);

责任分区管控

将线路树障清理责任划分至 “属地供电所”,与沿线村委会签订《树障清理协议》,明确村民不得在禁种区(线路两侧 10m 内)种植高杆树木(如杨树、桉树);

对难以清理的古树、经济林,采用 “线路迁移” 或 “绝缘改造”(加装线路绝缘套管),避免强制砍伐引发纠纷。

3. 设备盗窃与破坏防护

电网设备(如绝缘子、电缆、变压器)盗窃会导致线路停运或短路,引发暂降,需通过 “物理防护 + 安防监控” 防控:

物理防护

变压器加装 “防盗锁”(如电磁密码锁),电缆井加装 “防盗井盖”(带防撬装置),增加盗窃难度;

线路绝缘子采用 “防盗窃型设计”(如一体化绝缘子,无法单独拆卸),减少绝缘子被盗导致的线路短路;

安防监控

变电站、杆塔附近安装 “视频监控 + 红外报警装置”,支持夜间红外成像,当有人靠近设备时(距离≤5m),触发报警并上传视频至运维平台;

偏远地区杆塔安装 “太阳能供电的振动传感器”,设备被撬动时立即发送告警信息(电池续航≥6 个月)。

三、通用抗扰提升:强化电网应对外部环境影响的能力

即使外部环境因素无法完全避免,通过优化电网结构、配置补偿设备,可在暂降发生时缩小影响范围、缩短持续时间,降低损失。

1. 优化电网网架结构,提升冗余度

双回路 / 环网供电:对关键用户(医院、数据中心)采用 “双回路供电”(两条独立线路从不同变电站引入),一条线路因外部环境故障时,另一条线路自动切换(切换时间≤50ms),避免暂降影响;

缩短薄弱线路长度:农村配网中的 “单辐射线路”(长度>20km)易因树障、雷击导致暂降,可拆分线路或增加 “分段开关”,将故障影响范围从 20km 缩小至 5km 以内。

2. 配置动态补偿与应急设备

暂降发生时快速补偿:在易受外部环境影响的线路(如雷击高发线路)末端配置 “动态电压恢复器(DVR)”,暂降发生时 2ms 内注入电压,将幅值从 0.7p.u. 恢复至 0.95p.u. 以上,保护敏感用户;

故障后快速恢复:配置 “带电作业车”“应急抢修物资库”,暂降发生后 30 分钟内抵达现场,缩短故障处理时间(如线路短路修复时间从 4 小时缩短至 1 小时)。

3. 强化监测与预警能力

实时监测外部环境:在变电站、杆塔安装 “温湿度传感器、风速传感器、雷击计数器”,实时监测环境参数,当雷击、大风等风险来临前,提前预警(如雷击预警提前 15 分钟推送),运维人员可提前做好应急准备;

暂降溯源与分析:通过电能质量在线监测装置,记录暂降发生时的波形、时间戳,结合环境参数(如是否有雷击),快速定位诱因(如暂降波形显示为短路故障,且雷击计数器有记录,则判定为雷击导致),后续针对性优化防护措施。

总结

减少外部环境对电压暂降的影响,核心逻辑是 “先防再抗”:通过防雷、防冰、防施工误碰等措施,降低环境因素引发暂降的概率;通过优化网架、配置补偿设备,提升电网抗扰动能力,即使暂降发生也能快速恢复。不同场景需侧重不同措施 —— 城市配网侧重施工误碰防控,农村配网侧重树障与雷击防护,高纬度地区侧重覆冰防护。

审核编辑 黄宇

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