趙耀新

【摘要】筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)輸電線路防雷措施問題進(jìn)行了探討，概述了輸電線路雷電干擾的基本情況，并對(duì)輸電線路防雷線路繞擊率與線路建弧率進(jìn)行分析，提出了輸電線路防雷措施，供同行參考。

【關(guān)鍵詞】高壓輸電線路 防雷措施

高壓輸電線路縱橫均暴露在空曠的野外，各種地形條件及氣候千交都會(huì)使輸電線路極易遭雷電沖擊而發(fā)生各類故障和事故。因此如何保證高壓輸電線路的安全可靠的運(yùn)行，是高壓輸電線路防雷研究的一個(gè)重點(diǎn)。

1雷害原因分析

輸電線路雷擊閃電是由雷云放電造成的過電壓通過線路桿塔建立放電通道，導(dǎo)致線路絕緣擊穿，這種過電壓也稱為大氣過電壓，可分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓。雷擊主要是通過建立一個(gè)放電泄流通道，從而使大地感應(yīng)電荷中和雷云中的異種電荷，因此雷擊和接地裝置的完好性有直接的關(guān)系。

輸電線路感應(yīng)雷過電壓最大可達(dá)到400KV左右，它對(duì)35KV及以下線路絕緣威脅很大，但對(duì)于ll0KV及以上線路絕緣威脅很小，l10kV及以上輸電線路雷擊故障多由直擊雷引起，并且同接地裝置的完好性有直接的關(guān)系。直擊雷又分為反擊和繞擊，都嚴(yán)重危害線路安全運(yùn)行。在采取各種防雷措施之前，應(yīng)該對(duì)雷擊性質(zhì)進(jìn)行有效分析，準(zhǔn)確分析每次線路故障的閃絡(luò)類型，采用針對(duì)性強(qiáng)的防雷措施，才能達(dá)到很好的防雷效果。

反擊雷過電壓是雷擊桿頂和避雷線出現(xiàn)的雷過電壓，主要與絕緣強(qiáng)度和桿塔接地電阻有關(guān)，一般發(fā)生在絕緣弱相，無固定閃絡(luò)相別，所以對(duì)于反擊雷過電壓應(yīng)采取降低桿塔接地電阻，加強(qiáng)絕緣，提高耐雷水平。繞擊雷過電壓是雷電繞過避雷線直接擊中導(dǎo)線而出現(xiàn)的雷過電壓，主要與雷電流幅值，線路防雷保護(hù)方式，桿塔高度，特殊地形有關(guān)，主要發(fā)生在兩邊相。目前對(duì)繞擊雷過電壓采取的主要措施是減少避雷線保護(hù)角，安裝避雷器等。

實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：山區(qū)線路由于地形因素的影響和有效高度的增加，繞擊率較高；平原，丘陵地區(qū)的線路則以反擊為主。山區(qū)線路選擇良好的防雷走廊，減小避雷線保護(hù)角，加強(qiáng)絕緣是最有效的防雷措施。對(duì)于平原，丘陵地區(qū)的線路降低接地電阻是最有效的防雷措施。影響雷害的因素有很多，通過對(duì)輸電線路雷擊故障分析，準(zhǔn)確判斷雷害故障的性質(zhì)，必須掌握線路的運(yùn)行狀況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地理隋況進(jìn)行綜合分析。

2輸電線路防雷計(jì)算分析

雷電繞擊導(dǎo)線引起絕緣閃絡(luò)對(duì)應(yīng)的雷電流幅值較小，如500kV線路繞擊耐雷水平為22kA～24kA。理論分析和國(guó)內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明超高壓線路尤其是山區(qū)線路存在明顯的繞擊現(xiàn)象。雷電繞擊故障一般有下列特征：（1）雷電繞擊一般只引起單相故障；（2）導(dǎo)線上非線夾部位有燒融痕跡（有斑點(diǎn)或結(jié)瘤現(xiàn)象或?qū)Ь€雷擊斷股）的，一般是雷電繞擊引起；（3）水平排列的中相或上三角排列的上相導(dǎo)線一般不可能雷電繞擊跳閘；（4）水平或上三角排列的邊相或鼓形排列的中相有可能雷電繞擊；（5）雷電繞擊電流與導(dǎo)線保護(hù)角和塔高度有關(guān)，當(dāng)雷電流幅值較大時(shí)，繞擊的可能性較小。

2.1輸電線路繞擊率計(jì)算

繞擊就是一種不按常規(guī)的發(fā)生方式。正常情況下雷電對(duì)有架空地線的輸電線路發(fā)生放電作用主要是指雷電對(duì)架空地線放電，然而雷電卻繞過架空地線對(duì)輸電導(dǎo)線進(jìn)行放電，這就是通常說的繞擊。根據(jù)輸電線路長(zhǎng)期運(yùn)行、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和模擬試驗(yàn)等獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，雷電繞過避雷線直擊導(dǎo)線的概率與避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角、桿塔高度等條件有關(guān)，具體表現(xiàn)為：

式（1）及式（2）中：α—避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角。

山區(qū)線路的繞擊率約為平地線路的3倍，或相當(dāng)于保護(hù)角增大8°的情況。

2.2輸電線路建弧率計(jì)算

輸電線路發(fā)生雷電沖擊時(shí)絕緣子串發(fā)生沖擊閃絡(luò)的過程，雷沖擊電壓過去后，弧道仍有一定程度的游離，在工頻電壓的作用下，將有短路電流流過閃絡(luò)通道，形成工頻電弧。

建弧率的大小，主要與工頻電壓作用下弧道平均運(yùn)行電壓的大小有關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建弧率與平均運(yùn)行電壓梯度的關(guān)系也可用式3表示：

式中：E———絕緣子串的平均運(yùn)行電壓梯度，kV/m。

輸電線路上的雷電過電壓按其形成分兩種情況：一種是雷云直接擊于線路（包括導(dǎo)線、桿塔，或許還有避雷線），在其上產(chǎn)生危害絕緣的電壓，稱為直擊雷過電壓；另一種是雷擊輸電線路附近地面，在輸電線路的三相導(dǎo)線上，因感應(yīng)而出現(xiàn)的高電壓，稱為感應(yīng)雷過電壓，在雷電高頻干擾下，現(xiàn)有的各種暫態(tài)保護(hù)判據(jù)都有可能出現(xiàn)誤判。對(duì)于暫態(tài)保護(hù)來說，除了直擊雷會(huì)造成嚴(yán)重影響外，感應(yīng)雷擊同樣會(huì)在線路上產(chǎn)生高頻的暫態(tài)量，而且由于其發(fā)生的頻率高，所產(chǎn)生的危害甚至比直接雷電沖擊更嚴(yán)重。

3防雷措施

對(duì)于線路防雷工作，采取各種有效措施，為線路設(shè)置一道道有力的屏障，防止雷電波的侵入，提高線路的耐雷水平，避免或減少線路絕緣發(fā)生閃絡(luò)，從根本上降低雷擊跳閘率。結(jié)合電網(wǎng)公司線路運(yùn)行實(shí)際狀況，提出以下防雷措施。

3.1開展雷電參數(shù)的分析工作

結(jié)合輸電智能巡檢系統(tǒng)科技項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)公司的110kV及以上輸電線路桿塔均實(shí)現(xiàn)GPS衛(wèi)星定位，并將數(shù)據(jù)輸入雷電定位系統(tǒng)中去。今后凡是地區(qū)內(nèi)出現(xiàn)雷電日時(shí)，都可及時(shí)查詢輸電線路附近雷電活動(dòng)情況，進(jìn)行雷電活動(dòng)參數(shù)的分析，以確定線路可能遭受雷擊的幾率，劃分出輸電線路遭受雷害的等級(jí)，并采取相應(yīng)的防雷措施。

3.2降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻是最直接、最有效的防雷措施之一。接地電阻阻值的高低是影響桿（塔）頂電位高低的關(guān)鍵性因素。若桿塔接地電阻過大，則雷擊時(shí)易使桿（塔）頂電位升高，對(duì)線路產(chǎn)生反擊；若接地電阻滿足要求，則雷擊時(shí)絕大部分雷電流將沿桿塔入地，不會(huì)破壞線路絕緣，保證了線路的安全運(yùn)行。因此，降低桿塔接地電阻或上壤電阻率是提高線路耐雷水平，防止反擊的最基本最有效的措施。

3.3提高線路耐雷水平，加強(qiáng)線路絕緣

絕緣子性能的優(yōu)劣將直接影響到線路的絕緣水平。線路運(yùn)行單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)絕緣子的全過程管理，加大對(duì)絕緣子的檢測(cè)力度，嚴(yán)把質(zhì)量檢驗(yàn)關(guān)，防止劣質(zhì)絕緣子掛網(wǎng)運(yùn)行。對(duì)于已經(jīng)掛網(wǎng)運(yùn)行的絕緣子，應(yīng)嚴(yán)格按照《架空送電線路運(yùn)行規(guī)程》的規(guī)定，定期對(duì)零、低值絕緣子進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不合格的應(yīng)及時(shí)更換，并對(duì)絕緣子的劣化率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，確保線路絕緣始終滿足運(yùn)行要求。

3.4裝設(shè)避雷線

避雷線又名架空地線，主要對(duì)導(dǎo)線起屏蔽作用，用來分流雷電流，避免雷電直擊導(dǎo)線。避雷線敷設(shè)于導(dǎo)線上方，一般沿全線架設(shè)，保護(hù)范圍成帶狀，最適合保護(hù)導(dǎo)線，因此常常在線路上作為防雷的主保護(hù)。一般來說，110kV線路應(yīng)沿全線架設(shè)單避雷線，雷電活動(dòng)頻繁地區(qū)應(yīng)架設(shè)雙避雷線，35kV線路一般不沿全線架設(shè)避雷線，但應(yīng)在變電所進(jìn)出線1～2km架設(shè)避雷線。通過將架設(shè)避雷線和降低桿塔接地電阻，將這兩種方法有機(jī)地結(jié)合起來，能最大程度地泄導(dǎo)直擊桿（塔）頂?shù)睦纂娏?，避免線路發(fā)生閃絡(luò)。

3.5加裝防繞擊避雷針

對(duì)于一些雷電頻繁活動(dòng)區(qū)段，可在桿頂加裝避雷針。避雷針不能避雷，只能引雷。雷云放電時(shí)，避雷針的針尖將成為感應(yīng)電荷的焦點(diǎn)，雷電流沿著放電通道對(duì)避雷針進(jìn)行主放電，并迅速泄導(dǎo)入大地，保護(hù)線路不發(fā)生閃絡(luò)。在防止繞擊雷方面，通常在繞擊雷活動(dòng)頻繁區(qū)段加裝負(fù)角保護(hù)針，該保護(hù)針為上翹30°長(zhǎng)約2.4m的屏蔽針，安裝在線路兩邊相，可有效防止雷電繞擊，它與架設(shè)在導(dǎo)線上方的避雷線（避雷針）相互配合，截?cái)嘀睋衾缀屠@擊雷效果顯著，起到了很好的屏蔽效果。

3.6安裝線路避雷器

對(duì)于一些雷電活動(dòng)特別頻繁且接地電阻經(jīng)改造仍達(dá)不到要求的桿線，應(yīng)廣泛使用線路避雷器。線路避雷器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)非線性電阻，電壓越高，電阻越小。它與絕緣子并聯(lián)在桿塔上，當(dāng)雷擊桿塔或避雷線時(shí)，其串聯(lián)間隙放電，因其雷電動(dòng)作伏秒特性比絕緣子低，故能保證絕緣子不再閃絡(luò)，避免了線路跳閘停電。線路避雷器在防止雷電直擊桿（塔）頂、避雷線和繞擊導(dǎo)線后對(duì)絕緣子的沖擊閃絡(luò)方面有很好的效果，但因其價(jià)格昂貴，故運(yùn)行單位應(yīng)結(jié)合本地區(qū)歷年來的線路雷擊跳閘情況、線路所經(jīng)的地形及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行綜合考慮，合理選擇安裝位置，以充分利用有限資金達(dá)到最佳效益。

3.7裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置

在高壓輸電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行過程中，雷擊電流大，超過線路防御范圍，高壓輸電線路遭受雷擊跳閘就不可避免，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行控制。由于線路絕緣具有自恢復(fù)性能，大多數(shù)雷擊造成的閃絡(luò)事故在線路跳閘后能夠自行消除。因此，安裝自動(dòng)重合閘裝置，可提高線路的供電可靠性。

4結(jié)語

總之，對(duì)于雷電反擊故障，降低接地電阻、加強(qiáng)線路絕緣、裝設(shè)避雷線、安裝線路避雷器比較有效，對(duì)于雷電繞擊故障，減小避雷線保護(hù)角、安裝線路避雷器、加裝耦合地線比較有效。對(duì)于雙回路或多回線路，差絕緣配置有一定效果。

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