冉迎春

（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司資陽(yáng)供電公司，四川 資陽(yáng)641300）

0 引言

高壓電力裝置在其發(fā)展使用初期多依靠裸導(dǎo)線架空線路供應(yīng)電力，架空導(dǎo)線一般在離地面6～18m高的空間，可能遭受雷電過(guò)電壓危害（主要指雷電入侵波，防直擊雷的避雷線和避雷針保護(hù)不屬本文討論范圍），使線路或設(shè)備絕緣擊穿而損壞。保護(hù)間隙和管型避雷器都是靠間隙擊穿接地放電降壓起到保護(hù)作用，這種作用同時(shí)會(huì)造成接地故障或相間短路故障，保護(hù)作用不完善是顯而易見的，在現(xiàn)行防雷保護(hù)中僅將它們用于線路防雷，并且盡量與自動(dòng)重合閘裝置配合，以減少線路停電事故。然而，現(xiàn)階段的高壓電力裝置防雷工作中仍然存在防雷保護(hù)功能不完全、保護(hù)性能不完善等缺點(diǎn)或隱患以及技術(shù)水平落后等多個(gè)方面的問(wèn)題。為了改善高壓電力裝置的防雷效果，就需要全面提高高壓電力裝置的防雷技術(shù)水平，本文即嘗試針對(duì)該問(wèn)題展開全面分析與探討。

1 高壓電力裝置防雷保護(hù)現(xiàn)有措施

雷擊是輸電線路乃至整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中所面臨的最主要安全性問(wèn)題之一，在雷擊因素影響下，線路容易發(fā)生跳閘事故。頻繁的跳閘除了會(huì)導(dǎo)致線路事故范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大以外，還潛在一定的人身安全隱患，是危害線路安全運(yùn)行的重要因素之一。并且，在雷擊作用力的影響下，雷電波會(huì)直接以線路為載體進(jìn)入高壓電力裝置內(nèi)部，對(duì)高壓電力裝置的安全運(yùn)行構(gòu)成巨大威脅。因此，從線路運(yùn)行安全性的角度來(lái)說(shuō)，對(duì)高壓電力裝置進(jìn)行防雷保護(hù)具有重要意義。當(dāng)前的防雷技術(shù)手段主要有以下幾種：

第一，在線路出現(xiàn)交叉跨越的情況下進(jìn)行防雷擊跳閘保護(hù)。受到雷擊作用力的影響，線路交叉位置比較容易發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象，同時(shí)，若雷擊交叉檔距無(wú)法滿足要求，則受到雷擊影響后的事故范圍會(huì)迅速擴(kuò)大，造成不可預(yù)估的后果。結(jié)合高壓電力裝置的防雷需求［1］，認(rèn)為在線路交叉跨越的情況下，可以綜合采取以下三個(gè)方面的防雷保護(hù)措施：（1）交叉檔兩端若為木桿或水泥桿且未設(shè)置有避雷線，此情況下需要在桿塔上裝設(shè)避雷器（以管型避雷器為首選方案），也可增設(shè)對(duì)應(yīng)的保護(hù)間隙；（2）交叉檔兩端若為木桿低壓電路或通訊線路，則需要直接在桿塔上增設(shè)防雷保護(hù)間隙；（3）若交叉檔兩端為水泥桿或鐵塔，則不論是否設(shè)置有避雷線，都需要對(duì)桿塔進(jìn)行接地處理。

第二，需要在線路中引入自動(dòng)重合閘裝置。在雷擊閃絡(luò)因素的影響下，線路絕緣子通常能夠在線路發(fā)生跳閘事故后自動(dòng)恢復(fù)其所對(duì)應(yīng)的絕緣性能，此過(guò)程中自動(dòng)重合閘的成功率基本在90%左右，對(duì)于少雷區(qū)的高壓線路而言，通常不需要沿線路全線架設(shè)避雷線，但基于對(duì)安全性因素的考慮，需要全線裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，避免雷擊跳閘事故影響下出現(xiàn)大面積的停電事故［2－4］。同時(shí)，對(duì)于土壤電阻率較高的區(qū)域而言，高壓電力裝置受到輸電線路雷擊因素影響，也容易發(fā)生絕緣子閃絡(luò)方面的事故，故而同樣需要裝設(shè)自動(dòng)重合閘部件，以達(dá)到令人滿意的防雷效果。在此基礎(chǔ)之上，考慮到對(duì)于中性點(diǎn)做直接接地處理的電網(wǎng)系統(tǒng)中絕大部分雷擊所對(duì)應(yīng)的都為單相閃絡(luò)故障，則可嘗試引入單相重合閘，一方面能夠確保供電作業(yè)的可靠性與持續(xù)性，另一方面也可減少斷路檢修的工作量。

第三，需要做好對(duì)高壓電力裝置的絕緣工作。加強(qiáng)線路絕緣性能一方面能夠使高壓電力裝置的耐雷水平得到合理的提升，另一方面能夠使建弧率得到合理的控制，這對(duì)于降低高壓電力裝置受雷擊影響的跳閘率有重要意義。對(duì)于高桿塔而言，需要在充分降低接地電阻取值的基礎(chǔ)之上，考慮高桿塔自身電感增大而可能導(dǎo)致桿塔頂端電位升高的問(wèn)題，并通過(guò)增加絕緣的方式對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。除此以外，結(jié)合現(xiàn)行的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程來(lái)看，在線路裝設(shè)有避雷線保護(hù)的前提條件下，若桿塔標(biāo)高達(dá)到40.0m以上，則每增長(zhǎng)10.0m高度，需要對(duì)應(yīng)增加一片絕緣子。而在未設(shè)置有避雷線保護(hù)的前提條件下，若桿塔標(biāo)高不足40.0m，但是用保護(hù)間隙或管型避雷器進(jìn)行保護(hù)，同樣需要增加一片絕緣子，以確保線路絕緣性能的理想與可靠。

第四，需要增設(shè)耦合地線。研究顯示，雖然增設(shè)耦合地線對(duì)于減少線路繞雷率而言沒(méi)有明顯價(jià)值，但能夠在桿頂受到雷擊作用力影響的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)雷擊的分流與耦合。相關(guān)研究表明，在線路引入耦合地線后，高壓電力裝置受雷擊影響發(fā)生跳閘的幾率下降了50%左右。但在對(duì)高壓線路裝設(shè)耦合地線的過(guò)程中，還需要特別關(guān)注對(duì)桿塔強(qiáng)度的驗(yàn)算工作，準(zhǔn)確評(píng)估導(dǎo)線與地面之間的對(duì)應(yīng)距離，計(jì)算正常運(yùn)行狀態(tài)下耦合地線與導(dǎo)線不同擺動(dòng)條件下的距離，整個(gè)過(guò)程應(yīng)小心謹(jǐn)慎，避免對(duì)后續(xù)環(huán)節(jié)造成安全隱患［5］。

第五，需要加裝避雷器裝置。線路上裝設(shè)避雷器后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，雷電流的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相鄰桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當(dāng)雷電流超過(guò)一定值后，避雷器動(dòng)作加入分流［6］。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因避雷器的分流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)。因此，線路避雷器具有很好的鉗電位作用，這也是采用線路避雷器進(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。

2 現(xiàn)階段高壓電力裝置防雷技術(shù)存在的問(wèn)題

首先，在選擇避雷器進(jìn)行防雷保護(hù)的過(guò)程中，沒(méi)有評(píng)估連續(xù)雷電沖擊能力。碳化硅避雷器保護(hù)動(dòng)作既泄放雷電流也泄放工頻續(xù)流，切斷續(xù)流時(shí)耗最大達(dá)10 000μs，而一次保護(hù)循環(huán)時(shí)間要遠(yuǎn)大于10 000μs，才能恢復(fù)到可進(jìn)行再次動(dòng)作的水平，故碳化硅避雷器沒(méi)有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力；而氧化鋅避雷器保護(hù)動(dòng)作只泄放雷電流，雷電流泄放（小于100μs）完畢，立即恢復(fù)到可進(jìn)行再次動(dòng)作的水平，故氧化鋅避雷器具有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力，這對(duì)于多雷區(qū)或雷電活動(dòng)特別強(qiáng)烈地區(qū)的防雷保護(hù)尤為重要。

其次，在選擇相關(guān)保護(hù)裝置的過(guò)程中僅針對(duì)雷電殘壓參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，不重視對(duì)其他保護(hù)特性參數(shù)的計(jì)算與評(píng)估。除雷電殘壓外，還有其他保護(hù)參數(shù)，如工頻放電電壓值、沖擊放電電壓值，都是考察避雷器暫態(tài)過(guò)電壓承受能力、保證其長(zhǎng)期正常運(yùn)行的參數(shù)；又如是否有雷電陡波殘壓值，也是標(biāo)示避雷器防雷保護(hù)功能是否完全的重要參數(shù)。綜合來(lái)看，只有串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器齊備上述保護(hù)特性參數(shù)，也就是說(shuō)，它有齊全的防護(hù)功能。

3 提高防雷技術(shù)水平的建議

在對(duì)高壓電力裝置防雷技術(shù)水平進(jìn)行優(yōu)化與提升的過(guò)程中，最為關(guān)鍵的問(wèn)題在于：積極展開防雷技術(shù)改革工作，將落后的防雷器件與裝置加以淘汰，更換為全新的、性能更加精確的防雷裝置。也只有通過(guò)引入先進(jìn)的防雷方式，才能夠徹底改變傳統(tǒng)意義上落后的防雷保護(hù)模式，并促進(jìn)高壓電力裝置防雷技術(shù)水平的優(yōu)化與提升。

以對(duì)避雷器的選擇為例，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電力裝置防雷技術(shù)水平的提升，在選擇避雷器的過(guò)程中，要求其同時(shí)或盡可能多地滿足以下幾個(gè)方面的要求：

（1）所選擇的避雷器需要具有完全意義上的防雷功能，且除支持常規(guī)的防雷要求以外，還能夠?qū)纂姺导袄纂姸覆ň哂写_切的限壓保護(hù)功效；

（2）所選擇的避雷器在發(fā)揮防雷保護(hù)功能的過(guò)程中不會(huì)造成相間短路故障或電力網(wǎng)接地故障，以確保整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行；

（3）所選擇的避雷器在發(fā)揮防雷保護(hù)功能的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)各種工頻能源的浪費(fèi)問(wèn)題（主要是指電路電流及工頻續(xù)流問(wèn)題）；

（4）所選擇的避雷器需要具有連續(xù)性雷電沖擊保護(hù)能力；

（5）所選擇的避雷器外形尺寸要比較小巧，有小型化以及輕質(zhì)化的特點(diǎn)，能夠支持在室內(nèi)手車柜中的應(yīng)用；

（6）所選擇的避雷器需要具有20年以上的使用壽命，以避免頻繁更換給整個(gè)電力系統(tǒng)帶來(lái)安全隱患；

（7）所選擇的避雷器在動(dòng)作特性上應(yīng)當(dāng)有長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，常規(guī)運(yùn)行中不會(huì)受到暫態(tài)過(guò)電壓的影響；

（8）所選擇的避雷器需要附帶脫離器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行工況的全面監(jiān)督與檢查，在失效情況下自動(dòng)退出運(yùn)行。

除此以外，建議徹底淘汰保護(hù)間隙和管型避雷器，用串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器更新?lián)Q代，建議廠家配套齊全生產(chǎn)35kV串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器，其雷電殘壓配電型不大于134kV，電站型不大于117kV。同時(shí)，碳化硅避雷器和無(wú)間隙氧化鋅避雷器的電站、配電、電機(jī)型，用相應(yīng)串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的電站、配電、電機(jī)型更新?lián)Q代。而對(duì)于新建工程，一律選用串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器；仍在運(yùn)行使用的舊防雷器如可列入技改工程，應(yīng)一次性地用相同用途和電壓等級(jí)的串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器更新?lián)Q代，或在其壽命終結(jié)時(shí)用相同用途和電壓等級(jí)的串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器更新。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)行防雷技術(shù)實(shí)行多年，對(duì)它進(jìn)行改革難度較大，但防雷技術(shù)水平的發(fā)展提高是必然的，希望更多人用發(fā)展進(jìn)步的觀點(diǎn)看待它，那么防雷技術(shù)舊貌換新顏必將實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際工作開展中，需要以當(dāng)前高壓電力裝置所使用的各類防雷保護(hù)措施與手段為出發(fā)點(diǎn)，積極展開對(duì)防雷技術(shù)的改革工作，通過(guò)合理引入全新防雷器械的方式，優(yōu)化防雷性能，以最大限度地確保高壓電力裝置防雷效果的理想與可靠。本文重點(diǎn)圍繞提高高壓電力裝置防雷水平方面的問(wèn)題展開分析與探討，希望能夠?yàn)楹罄m(xù)實(shí)踐工作的開展提供一定參考與幫助。

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