郭佳　趙紅艷

【摘 要】隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)事業(yè)也不斷的發(fā)展，電網(wǎng)事業(yè)對國家發(fā)展的重要性也越來越突出，在電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大中，架空輸電線路的雷擊跳閘一直是困擾輸電線路安全的一個難題，雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故的1/3甚至更高，給人們生產、生活安全帶來了一定的影響。因此，尋求更有效的線路防雷保護措施，一直是世界各國電力工作者關注的課題。本文就高壓輸電線路防雷技術進行研究。

【關鍵詞】高壓；輸電線路；防雷技術

0.前言

按結構形式，輸電線路分為架空輸電線路和電纜線路。從發(fā)展過程看，輸電電壓等級大約以兩倍的關系增長。當發(fā)電量增至4倍左右時，即出現(xiàn)一個新的更高的電壓等級。通常將35～220KV的輸電線路稱為高壓線路（HV），330～750KV的輸電線路稱為超高壓線路（EHV），750KV以上的輸電線路稱為特高壓線路（UHV）。目前為止，國內大部分輸電線路還是為高壓輸電，下面就淺談高壓輸電線路的防雷研究。

1.高壓輸電線路雷擊情況

（1）高壓輸電線路雷擊原因 雷電是一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層，或者是帶電的云層對大地之間迅猛的放電。當雷擊在高壓輸電線路的桿塔上時，雷電經(jīng)過桿塔建立可以供電傳輸?shù)姆烹娡ǖ?，擊穿線路絕緣，使整條高壓輸電線路跳閘，這是高壓輸電線路受雷擊的原因。雷擊主要是通過大地的感應電荷通道建立起放電荷通道并和雷云中的一種電荷相互中和形成的。從中可以看出，雷擊與接地裝置有著緊密的關系。

（2）高壓輸電線路雷擊現(xiàn)狀 目前，世界范圍內的雷擊事故頻繁，危害很大，遭雷擊而跳閘的事故高，占輸電線路雷擊跳閘事故的60%以上。就輸電線路的電壓等級而言，電壓等級越高，遭雷擊的可能性就越高，危害也就越大。過去很長時期，架空輸電線路進入變電站建筑物的地網(wǎng)處理一般是與主接地網(wǎng)相連，未考慮直擊雷泄流通道，在遭雷擊的時候危害很大，絕緣設備恢復慢，可能造成整條輸電線路跳閘。

2.高壓輸電線路雷擊隱患

（1）絕緣子的使用問題 當前，輸電線路上使用的絕緣子主要有陶瓷絕緣子、鋼化玻璃絕緣子和棒式合成絕緣子。它們在架空輸電線路中起著兩個基本作用，即支撐導線和防止電流回地，這兩個作用必須得到保證，絕緣子不應該由于環(huán)境和電負荷條件發(fā)生變化導致的各種機電應力而失效，否則絕緣子就不會產生重大的作用，就會損害整條線路的使用和運行壽命。由于懸式瓷絕緣子在線路運行中將出現(xiàn)零值絕緣子，該串絕緣子將成為過電壓的薄弱點，易發(fā)生閃絡擊穿；鋼化玻璃絕緣子受雷電過電壓后爆裂出現(xiàn)“裸串”或掉串的現(xiàn)象時有發(fā)生；合成絕緣子則在運行過程中因機械作用也出現(xiàn)過掉串現(xiàn)象，且也存在絕緣老化隱患。因此，絕緣子的合理使用也成為電力工作者的重要研究課題之一。

（2）桿塔存在的隱患問題 桿塔是架空輸電線路中用來支撐輸電線的支撐物，其多由鋼材或鋼筋混凝土制成，輸電線路中鋼筋砼桿主要通過內部鋼筋與橫擔、接地裝置接地。由于鋼筋砼桿經(jīng)過長時間運行后，水泥桿將出現(xiàn)裂紋、風化現(xiàn)象，當遭受雷電直擊時，閃電瞬間通過桿內鋼筋產生過熱會引發(fā)水泥桿爆裂，或者雷電通過拉線，就會引起拉線發(fā)熱、機械強度下降的現(xiàn)象發(fā)生，將會引發(fā)倒桿事故。

（3）避雷線防雷的局限性 避雷線又稱架空地線，主要用于線路的防雷，110-220KV線路一般沿全線架設雙避雷線。當雷擊輸電線時，在導線上產生強大的過電壓，避雷線可以遮住導線，使雷盡量擊在避雷線本身上，并通過桿塔金屬部分使雷電流入大地。避雷線防雷效果與保護角有關，避雷線保護角是指避雷線懸掛點與被保護導線之間的連線，與避雷線懸掛點鉛垂方向的夾角。為防止雷電直擊于線路，高壓輸電線路一般都架設避雷線，但避雷線對導線的防護并非絕對有效，存在著雷電繞擊導線的可能性。

（4）接地裝置存在的問題 接地裝置是指接地電極與埋設在地下的接地網(wǎng)連接起來的設備。線路的接地裝置存在的問題主要有兩種，一種是通過地網(wǎng)的腐蝕而存在的，其原因主要是電化學腐蝕的作用，它與桿塔地網(wǎng)的土壤結構和有關；另一種與接地體的施工質量有關，接地線的埋深、接地線敷設長度、繞彎等都會直接影響接地裝置電阻。

3.高壓輸電線路防雷技術的措施

（1）降低桿塔接地電阻 輸電線路防雷技術有效的實施之一就是降低接地電阻，高壓輸電線路耐雷水平隨桿塔接地電阻的增加而降低。電壓等級越高，降低桿塔接地電阻的作用將變得更加重要。牢固連接桿塔與地線的良好接觸就可以保證雷擊電流順利通過接地裝置流入大地。一方面，要確保架空地線、接地引下線、地網(wǎng)相互之間的良好接觸和連接牢固；另一方面，嚴格把關接地裝置施工質量，使接地電阻符合設計要求；再者，對高電阻率土壤考慮使用降阻劑，改善接地電阻，降阻劑是一種良好的導電體，將它使用于接地體和土壤之間，它能夠與金屬接地體緊密接觸，形成足夠大的電流流通面，迅速把雷電流引入大地。

（2）線路裝設避雷器 架設地線是高壓輸電線路防雷措施中最基本的措施之一，其主要的目的就是防止雷直接擊中導線。實踐證明，雷電繞擊導線的概率與避雷線的保護角有關，所以架空送電線路設計規(guī)程規(guī)定：500kV為10°～15°，220kV為20°，110kV為25°～30°，多雷地區(qū)采用零保護角桿塔所取得效果出正在評估之中。

避雷線的架設在一定程度上降低了導線直擊雷的發(fā)生，但線路上的雷電繞擊和感應過電壓無法完全消除，這就要考慮在多雷區(qū)或易受雷擊的線路桿塔上安裝避雷器，通過線路桿塔上的避雷器與接地線的連接來將雷電流泄放到大地，從而限制過電壓，保障輸電線路及設備的安全；在輸電線路進入變電站掛點的線路側加裝1 組相應電壓等級的避雷器，可以直接將線路上的過電壓或殘余過電壓的電流泄放到大地，有效地防止雷電流侵入電站設備，確保設備安全。

（3）架設耦合地線 當降低桿塔的接地電阻有困難的時候，即采用在導線下面架設地線的方法，用以增加避雷線與導線之間的耦合作用，降低絕緣子串上的過電壓，從而達到降低線路斷路器雷擊跳閘率的目的。運行經(jīng)驗證明，這的這一效果非常顯著。耦合地線可以有效的降低桿塔絕緣所承受的電壓，是線路的防雷水平得到提高。特別是在土壤電阻率較低的地區(qū)運用耦合線，可以保證耦合線和導線之間的距離，有效的防治大風，減少覆冰或是化冰對其的影響，減少其與耦合線接觸產生的短路現(xiàn)象及引起雷擊桿塔破壞導線事故的發(fā)生。

（4）選取合理的絕緣方式 要減少多雷區(qū)或高桿塔地段線路被雷擊中的次數(shù)，減少繞擊的電流值，就要加強絕緣配合。當普通的防雷措施不能滿足要求時，可考慮采用不平衡絕緣方式可避免雙回線路在遭受雷擊時同時跳閘。其原理是兩回路的絕緣子片數(shù)（或絕緣爬距）不同，遇到雷擊情況時，絕緣子片數(shù)少（或絕緣爬距低）的一回路先閃絡，閃絡后的導線相當于避雷線，增加了對另一回路導線的耦合作用，提高了另一回路的耐雷水平，使之不發(fā)生閃絡，保持供電可靠性。所以，高壓架空輸電線路選取合適的絕緣配合，值得我們認真研究和探討。

雷電活動是一種復雜的大自然現(xiàn)象，目前沒有哪種防雷措施能夠起到絕對防雷作用，高壓電路防雷技術的合理設計，將會減少或是降低雷擊的跳閘率。為大幅度降低或消除雷害事故，必須在實踐中探索，不斷積累運行經(jīng)驗，完善高壓輸電線路的防雷措施，采取更有效的防雷措施。我國當前的防雷技術還不夠成熟，如何有效的降低或是消除雷電事故，仍需要繼續(xù)研究探索，并不斷的總結經(jīng)驗數(shù)據(jù)，使高壓輸電線路防雷技術更加完善。 [科]