黃智健

（廣州市海珠區(qū)防雷設(shè)施檢測所　廣東　廣州　510260）

配電工程的防雷設(shè)計(jì)研究

黃智健

（廣州市海珠區(qū)防雷設(shè)施檢測所廣東廣州510260）

由于供電線路一般情況下都是分布在野外或者是曠野山區(qū)，另外加上其非常大的輸電量，因此這些因素都會(huì)導(dǎo)致輸電的中途過程中的存在著非常多的影響因素。所以說，采取有效的防雷工作對(duì)于輸配電線路的運(yùn)電就顯得非常重要了，在運(yùn)電過程中萬一遭到雷擊而會(huì)直接導(dǎo)致各種危險(xiǎn)的發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成人畜的不必要傷亡。因此，要細(xì)心對(duì)輸配電線路的保護(hù)措施進(jìn)行規(guī)劃，所以說對(duì)配電工程的防雷設(shè)計(jì)就顯得非常重要且值得討論。

配電工程；防雷；設(shè)計(jì)

1　引言

通過這些年來的發(fā)展，輸配電線路的防雷工程已經(jīng)逐漸發(fā)展成為了一項(xiàng)重要的系統(tǒng)工程，要做好防雷工作應(yīng)該要統(tǒng)籌考慮各方面多種會(huì)引起雷擊的因素，這樣才能有效的進(jìn)行配電工程的防雷。這些年來，輸配電線路的防雷工程逐漸得到重視，而要想將防雷工作做好就必須在各方面統(tǒng)籌考慮各種產(chǎn)生雷擊的因素，以及防雷的措施以降低危害。發(fā)生雷擊現(xiàn)象是在輸配電線路當(dāng)前供電過程中可能會(huì)經(jīng)常碰到的問題，在野外的輸電過程中變化多端的天氣對(duì)其有著直接且較為嚴(yán)重的影響。各種自然變化是造成輸配電線路經(jīng)常發(fā)生故障的主要影響因素。像這種發(fā)生的工程危害主要是以非人為因素為主要影響因素的情況，傳統(tǒng)的固定的解決措施是無法從根本上扭轉(zhuǎn)這一局面的。因此，要想將輸電線路的不良影響降低到最小，就必須要使雷擊現(xiàn)象的發(fā)生概率達(dá)到最小。所以，針對(duì)這種情況，我們必須得將造成雷擊現(xiàn)象的各個(gè)因素納入全面考慮當(dāng)中，這樣才可能在最大程度上降低因雷擊而產(chǎn)生的諸多有害影響。要做好輸配電線路上的防雷設(shè)計(jì)方案，首先要將防雷工作做好。

2　配電線路受雷擊閃絡(luò)的原理和雷擊的危害

2.1配電線路受雷擊閃絡(luò)的原理

配電線路受雷擊閃絡(luò)，即塔頂?shù)碾娢粫?huì)在線路桿塔受到雷擊時(shí)迅速拉高，這時(shí)已被拉高的電位與線路感應(yīng)電位的電位差如果超過了絕緣子50%的放電電壓時(shí)就會(huì)發(fā)生閃絡(luò)。影響一個(gè)桿塔的耐雷擊水平高低主要有三個(gè)方面的因素：①雷擊電流的大小。雷擊電流的大小與發(fā)生閃絡(luò)的難易度成正比；②絕緣子的放電電壓的大小。絕緣子放電電壓越大越不容易發(fā)生閃絡(luò)；③桿塔的接地電阻。桿塔接地電阻越小越不容易發(fā)生閃絡(luò)。知道了配電線路受雷擊閃絡(luò)的原理及這些影響因素，就可以從提高桿塔耐雷水平這方面考慮，以提高配電線路防雷水平。

2.2雷擊的危害

雷電是一種自然現(xiàn)象，當(dāng)云層中、云層間或者云與大地之間的電位差達(dá)到了一定程度就會(huì)發(fā)生猛烈的放電現(xiàn)象，并伴隨著巨大的響聲，簡單來說也就是大氣中的放電現(xiàn)象。當(dāng)建筑物或者人體等被雷擊中時(shí)，雷電高達(dá)幾萬安培的電流會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量以及電磁效應(yīng)，它帶來的危害是毀滅性的，如果沒有很好的防雷保護(hù)措施，會(huì)造成建筑物的猛烈燃燒、設(shè)備直接損毀、人體灼傷等。在這里特別要強(qiáng)調(diào)的就是配電線路，雷電對(duì)配電線路會(huì)產(chǎn)生致命的打擊。在實(shí)際工程建設(shè)中，如果做出妥善的防雷措施，如果相關(guān)人員沒有對(duì)過去在電力運(yùn)輸工程中發(fā)生的諸多事故有一個(gè)清楚的了解，就不能明確精準(zhǔn)的把握輸電線路在防雷設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)方向，導(dǎo)致雷擊現(xiàn)象發(fā)生在輸電線路上，其在過電壓的作用下受到劇烈的影響，再加上輸電線路放過電的完全絕緣部分也有可能發(fā)生短路現(xiàn)象，最終造成電路緊急裝置斷電跳閘。這種事故會(huì)嚴(yán)重的影響到社會(huì)上工程項(xiàng)目的進(jìn)展和日常生活中的生產(chǎn)消費(fèi)甚至不必要的人員傷亡。在實(shí)際環(huán)境下，如果線路遭受到雷擊，就會(huì)導(dǎo)致由于高溫而引燃樹木從而造成野外的失火、毀壞高層的建筑物造成人員傷亡及不必要的經(jīng)濟(jì)損失等。

3　配電工程的主要防雷技術(shù)分析及應(yīng)用

3.1器械及時(shí)感應(yīng)雷過電壓技術(shù)

據(jù)研究表明，雷雨天氣下，雷云中所含有的負(fù)電荷受到地面附近輸電線路的電壓影響會(huì)凝聚在一起，如果在輸電導(dǎo)線的末端產(chǎn)生大量的正電荷的情況下，云層帶走大量負(fù)電荷，帶走大量負(fù)電荷的云層在與輸配電線產(chǎn)生靜電的聚集處放電，就會(huì)使導(dǎo)線在極短時(shí)間內(nèi)釋放大量的電荷，并以波的形式向輸電線路的兩側(cè)快速移動(dòng)，因此產(chǎn)生感應(yīng)電過壓，會(huì)給配電線路帶來毀壞性的打擊。因此可以利用器械及時(shí)感應(yīng)雷過電壓，以及時(shí)做預(yù)防。

3.2避雷針以及避雷器

避雷針和避雷器是我們大家最常見的防雷設(shè)備。避雷針的避雷原理就是使雷云電場畸變，誘發(fā)雷閃對(duì)其放電，通過轉(zhuǎn)移對(duì)象來達(dá)到保護(hù)線路的作用。但是避雷針的保護(hù)范圍是類似于圓錐體形狀的空間區(qū)域，其保護(hù)范圍與其高度成正比，在實(shí)際運(yùn)用中，保護(hù)范圍十分有限。所以在實(shí)際工程應(yīng)用中往往為了擴(kuò)大避雷針保護(hù)范圍，而采用多支避雷針聯(lián)合保護(hù)的防雷電方法，使雷擊事故發(fā)生的概率達(dá)到最小。對(duì)重要配電設(shè)備線路的保護(hù)方面也廣泛用到避雷針，但傳統(tǒng)的避雷針存在一些弊端，如會(huì)引發(fā)下行雷放電，反而影響周邊保護(hù)設(shè)備，但如果采用現(xiàn)代的可控避雷針，它相較于傳統(tǒng)的避雷針發(fā)揮的作用優(yōu)勢在于引發(fā)雷電流小的上行雷對(duì)其發(fā)生雷閃，這樣就能避開雷電流大的下行雷閃，從而更好發(fā)揮防雷保護(hù)的作用。避雷器，即為了防止雷電波沿線路侵入變電站或其它建筑物危害電氣設(shè)備絕緣的一種防雷裝置。避雷器和避雷針之間還是存在很大不同的，避雷器的導(dǎo)線連接方式一般是并聯(lián)，它的工作原理是如果線路受到雷擊或者因雷擊而產(chǎn)生感應(yīng)電，當(dāng)其電位差超過避雷器耐受電壓時(shí)，避雷器就會(huì)將產(chǎn)生的雷電流引導(dǎo)至大地，從而保護(hù)線路不會(huì)因雷擊而造成斷裂。避雷器還有不同的種類，可分有間隙和無間隙避雷器，有間隙避雷器的“間隙”，是為了在受到雷擊時(shí)可擊穿間隙使雷電流分流，而無間隙避雷器是利用受到雷擊后的金屬氧化物電阻會(huì)下降原理，從而起到分流作用。對(duì)于這兩種用于線路防雷的避雷器，都有自己的優(yōu)勢，需結(jié)合具體實(shí)際運(yùn)用。目前還產(chǎn)生以上兩種的改進(jìn)型避雷裝置，即帶環(huán)裝間隙金屬氧化物避雷器和外串間隙線路型避雷器，在中國的話外串間隙線路型避雷器在線路防雷上運(yùn)用較多。對(duì)于避雷器的安裝也是需要注意的，在安裝時(shí)輸電線路上的塔桿也需要進(jìn)行相應(yīng)的改造，所以工作人員一定要在工程開始實(shí)施之前做好準(zhǔn)備工作，有選擇地進(jìn)行測試安裝，并且盡量選擇有代表性的輸電路段。還有一點(diǎn)需要注意的是避雷針、避雷器這些防雷設(shè)備長期暴露在室外，易發(fā)生腐蝕老化，因此平時(shí)需對(duì)其做適當(dāng)?shù)姆栏g措施，以延長其使用壽命。

3.3輸電線路的絕緣管理

在工程中絕緣管理措施是非常重要的一個(gè)手段。輸電線路的遍布面非常廣，在野外地區(qū)，對(duì)于地形復(fù)雜或者地域特點(diǎn)多變的個(gè)別地段就需要采用大跨越高桿塔，高桿塔可增大導(dǎo)線與大地的距離，以此增加桿塔落雷的概率。桿塔越往頂端，電位越高，使其感應(yīng)過電壓大，其受到雷電間接擊傷的概率也就比較大。在這種情況下就可以通過在高桿塔的頂部增加絕緣子的串片數(shù)，使絕緣子在頂部發(fā)揮作用，以達(dá)到降低線路的斷電跳閘率的目的。這里還需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)就是，絕緣子串在受到雷電沖擊后產(chǎn)生的瞬間電壓主要取決于絕緣子串的長度，而和絕緣子的型式?jīng)]有緊密聯(lián)系，但是在實(shí)際的線路設(shè)計(jì)過程中還是通過根據(jù)實(shí)際使用的絕緣子型號(hào)來檢驗(yàn)線路的耐雷水平，而不是按雷電過電壓的要求來選擇絕緣子串的絕緣子強(qiáng)度，但即使是這樣，還應(yīng)具體問題具體分析，根據(jù)實(shí)際情況而定。

3.4電力系統(tǒng)防雷的維護(hù)檢修

輸電線路在進(jìn)行長期的輸電工作中難免會(huì)發(fā)生電路老化等現(xiàn)象，如果不定時(shí)及時(shí)做好供電電路的檢修工作，就會(huì)很容易出現(xiàn)因電路老化造成事故的發(fā)生。由于輸電線路分布范圍廣、數(shù)量多、且大多遍布在極易受雷擊的山區(qū)野外等惡劣環(huán)境下，而且將已發(fā)生的事故情況匯總分析得出經(jīng)常發(fā)生雷擊輸配電大部分的原因就是線路的永久老化而不能進(jìn)行正常的工作生產(chǎn)，最終導(dǎo)致一系列事故的發(fā)生，所以可以看出線路的維護(hù)檢修是防雷工作的重點(diǎn)，我們不僅要投身于生產(chǎn)的研究，還應(yīng)該多注意要及時(shí)對(duì)工程用材進(jìn)行維護(hù)檢修。要不斷加強(qiáng)對(duì)輸電線路的檢修和管理，從對(duì)雷擊造成重大事故的預(yù)防和降低雷擊斷電事故概率出發(fā)，對(duì)經(jīng)常對(duì)遭受雷擊的輸電路段進(jìn)行分析和總結(jié)，不斷加強(qiáng)輸電線路自身絕緣技術(shù)并對(duì)配電工程項(xiàng)目進(jìn)行安全設(shè)計(jì)規(guī)劃，以保證配電工程的輸電線路設(shè)計(jì)的有效性。

4　結(jié)語

電力對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著非常重要的作用，電力的可靠供應(yīng)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有力保障。

對(duì)配電工程中的防雷技術(shù)有著清楚的認(rèn)識(shí)，對(duì)防雷措施的合理應(yīng)用可以有效的防止輸電線路遭雷擊事故，降低因雷擊造成的危害和損失，可有效提升電力系統(tǒng)可靠性。但是就目前而言，盡管避雷針、避雷器等避雷設(shè)備防雷效果較好，但是由于成本以及維護(hù)等問題不可能大范圍使用，因此還需要不斷探索，研究出更加先進(jìn)完善的防雷技術(shù)，應(yīng)對(duì)輸電工程在各種環(huán)境下的環(huán)境下的安全運(yùn)作。雷擊是不可避免的，但是如果認(rèn)真學(xué)習(xí)，能清晰的認(rèn)識(shí)雷擊產(chǎn)生的條件，并且在工作中積極深入研究設(shè)計(jì)出科學(xué)有效的輸配電線路防雷設(shè)計(jì)方案，雷擊現(xiàn)象帶來的傷害就一定會(huì)逐漸減少。防雷作為電力企業(yè)長期必須面對(duì)的一個(gè)問題，需要時(shí)刻努力去改善和提高防雷效果。

[1]張巖，張奇.淺談輸配電線路的防雷設(shè)計(jì)技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2014（30）.

[2]謝錦文.淺析配電線路防雷技術(shù)[J].電子制作，2015（07）.

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2015-5-19