馬雪梅（廣元電力設(shè)計(jì)院，四川 廣元 628000）

淺析架空電力線路防雷與接地

馬雪梅
（廣元電力設(shè)計(jì)院，四川 廣元 628000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，電力行業(yè)得到了顯著發(fā)展，而電力系統(tǒng)是否安全運(yùn)行與各種電力線路、電力設(shè)備運(yùn)行密切相關(guān)，架空電力線路是構(gòu)成配電、輸電網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵線路，該電力網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)電能的供給，是維持電力運(yùn)行穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)。但是，雷擊跳閘的現(xiàn)象非常多，將使變壓器、線路絕緣子遭到破壞，使配電、輸電的安全性降低。

架空電力線路；防雷接地線路；電力系統(tǒng)運(yùn)行

在電網(wǎng)中，架空輸電線路是非常重要的組成，由基礎(chǔ)桿塔、架空地線、導(dǎo)線以及各種光纜、金屬附件、接地裝置組成。其中，導(dǎo)線一般都安裝在地面桿塔上，主要作用是實(shí)現(xiàn)電能的傳輸。通過(guò)各項(xiàng)調(diào)查研究顯示，架空輸電線路出現(xiàn)接地故障引起跳閘的原因非常多，有一半以上的跳閘是由雷擊引起的。為此，深入分析雷電的危害，并制定出相應(yīng)的架空電力線路防雷策略顯得非常重要，而要想使電力線路得到保護(hù)首先要做好接地處理。通常來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)中的塔桿接地裝置能夠在雷電發(fā)生時(shí)將雷電引入到地面，但不會(huì)對(duì)線路絕緣設(shè)備造成危害，能夠最大限度的將線路跳閘發(fā)生率降低。下面就對(duì)架空電力線路防雷與接地相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行具體分析。

一、架空電力線路出現(xiàn)雷擊與跳閘的原因

相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，造成架空線路故障的原因較多，在眾多導(dǎo)致架空電力線路出現(xiàn)故障的因素中，雷擊引起的跳閘所占比例非常高，為40%～60%。而架空電力線路往往受多種因素影響遭受雷擊，主要因素為：桿塔的接地電阻影響、存在的架空地線、雷電強(qiáng)電流等。

在架空電力線路遭受雷擊以后，主要呈現(xiàn)出兩種形式，分別是：

雷電的直擊形式：在產(chǎn)生雷擊時(shí)，受雷擊影響的地面會(huì)出現(xiàn)超強(qiáng)的電磁感應(yīng)，這種感應(yīng)逐漸增強(qiáng)會(huì)產(chǎn)生非常多的感應(yīng)電壓，這種雷電感應(yīng)電壓的強(qiáng)度非常大，危險(xiǎn)性較高；此外，雷電直接擊中電力線路，也會(huì)產(chǎn)生雷過(guò)電壓。通過(guò)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)顯示，雷過(guò)電壓如果是直接擊中產(chǎn)生的，將引發(fā)整個(gè)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

架空電力線路遭受雷電繞擊：一般來(lái)說(shuō)，架空電力線路遭受雷擊與很多因素有關(guān)，其中，雷點(diǎn)繞擊就是一個(gè)重要原因，此外，地面與塔桿之間的角度、導(dǎo)線與雷線的保護(hù)夾角、線路運(yùn)行路徑、自然環(huán)境等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。在高山上的架空電力線路更容易遭受雷電繞擊，而平原發(fā)生幾率則較小，這是因?yàn)樯絽^(qū)的架空線路在架設(shè)當(dāng)中會(huì)有非常大的幅度與跨度，并且線路耐電性非常低。此外，山區(qū)的雷電活動(dòng)較多，雷電活動(dòng)越強(qiáng)烈，線路就越容易遭受雷擊。

雷電的反擊閃絡(luò)：如果出現(xiàn)了非常強(qiáng)的雷電，電流量將非常大，并會(huì)沿著避雷針等防雷設(shè)備的塔體接地，引線、接地體以及其他金屬連接物中的導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電壓，最終成為過(guò)電壓，在與周?chē)饘傥镞B接時(shí)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的電位差。一旦逐漸升高的電位以及導(dǎo)線產(chǎn)生的過(guò)電壓伏數(shù)超過(guò)了絕緣閃絡(luò)的電壓值時(shí)，接地塔桿與導(dǎo)線間將形成閃絡(luò)。

二、架空電力線路的防雷方式

通過(guò)以上三種雷電侵襲形式的論述，在采取防雷措施時(shí)也要有針對(duì)性，可以從以下幾個(gè)方面入手：

首先，在發(fā)生雷電直擊前，要在架空線路上安裝避雷針，并沿著線路進(jìn)行安裝；防雷電閃絡(luò)的措施是在線路上加裝絕緣電阻，也可以將接地電阻適當(dāng)降低；電弧的防建也是非常重要的，要采取必要的措施防止在發(fā)生閃絡(luò)后建立不穩(wěn)定電弧的現(xiàn)象；做好防停電工作，采取相應(yīng)的措施確保電力能持續(xù)供應(yīng)，并且在建立了工頻電弧以后也要有電力供應(yīng)。下面對(duì)上述手段進(jìn)行具體論述：

（一）架設(shè)避雷針

在架空線路防雷電中，避雷針的架設(shè)是非常重要的手段，能夠防止雷電沿著塔桿流經(jīng)整個(gè)線路，防止出現(xiàn)過(guò)大電流；此外，能夠?qū)?dǎo)線的耦合作用屏蔽。如果架空線路出現(xiàn)了電壓過(guò)高現(xiàn)象，安裝避雷針也能夠解決這一問(wèn)題。并且，避雷針的安裝成本較低，比較實(shí)用，將使雷電的繞擊發(fā)生率降低，在安裝設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到避雷針與線路的間距，還要將桿塔適當(dāng)?shù)奶嵘揭欢ǜ叨取?/p>

（二）提高架空電力線路的絕緣效果

要想使線路的絕緣性能提升，就要提升線路的耐電度。可以將桿塔上的絕緣子數(shù)量增加，能夠使絕緣子串中的閃絡(luò)沖擊電壓值大大提高，并且增加了線路的耐雷電效果，能夠最大限度的控制跳閘率。此外，也可以使用差異絕緣法，在同一個(gè)塔桿上面的三相絕緣性能是不同的，最下面的絕緣子比上面的多，這樣，在出現(xiàn)了雷擊時(shí)，導(dǎo)線的絕緣體會(huì)最先穿透，雷電會(huì)沿著塔桿進(jìn)入到地面，能夠防止出現(xiàn)雙相閃絡(luò)現(xiàn)象。

（三）安裝自動(dòng)式的重合閘裝置

通過(guò)各項(xiàng)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，因?yàn)槔纂娫斐傻木€路閃絡(luò)，跳閘能夠自動(dòng)重合，其絕緣性能會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。為此，可以在架空線路上安裝自動(dòng)重合閘裝置，將瞬間的雷電故障解除，增強(qiáng)了線路的穩(wěn)定性與安全性。我國(guó)很多110kV以上的架空電力線路在安裝上自動(dòng)重合閘以后重合閘成功閉合幾率非常高，最高能夠達(dá)到40%～80%左右。而30kV以下的電力線路成功率也非常高，使其成為了一種非常重要的防雷手段。

（四）安裝線路型的避雷器

上面已經(jīng)對(duì)普通避雷器安裝以后的防雷效果進(jìn)行了分析，而使用普通的避雷器，不能將發(fā)生雷擊以后線路中的過(guò)電壓全部排出，余下的電流也會(huì)成為非常大的隱患。在雷電多發(fā)地區(qū)的線路中安裝避雷器能夠使全部電流全部流入到大地。如果雷擊過(guò)電壓強(qiáng)度較大，在超出了避雷器的防護(hù)范圍以后，避雷器能夠?yàn)榫€路提供一個(gè)通路，這個(gè)通道能夠阻抗電流流向大地，線路電壓升高就會(huì)非常困難，有效了保證了設(shè)備以及線路安全。

（五）增加耦合地線

為了使線路減少雷電侵襲，可以在導(dǎo)線的最下方設(shè)置一條耦合的地線，這條耦合地線起到的作用為耦合與分流，還能夠?qū)⒔拥氐碾娮杞档?，能夠使線路絕緣子上的電壓最大限度的降低。低于一些低壓線路，接地方式都會(huì)選擇使用消弧線圈的形式，能夠使雷擊引起的單相接地故障徹底消除，還能使短路故障或者是跳閘故障消除。這是因?yàn)榈鼐€如同是閃絡(luò)的導(dǎo)線，能夠大大增強(qiáng)耦合作用，使絕緣子上的電壓值降低，不會(huì)發(fā)生突然的跳閘現(xiàn)象，提高線路的耐雷電水平。

三、線路接地設(shè)計(jì)方法

架空電力線路桿能否有效接地會(huì)對(duì)雷害防護(hù)能力產(chǎn)生重要影響，對(duì)于維持電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行有關(guān)鍵性作用。通過(guò)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)顯示，將桿塔的接地電阻降低，能夠最大限度的提高線路耐雷水平，防止出現(xiàn)過(guò)于嚴(yán)重的跳閘現(xiàn)象。

（一）及時(shí)做好塔桿的接地設(shè)計(jì)

在選線的初期階段，要對(duì)架空線路的布設(shè)情況、雷電發(fā)生的頻率等進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，盡量不要在雷擊發(fā)生率高的地段設(shè)計(jì)，要盡量將設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化、使設(shè)計(jì)方案能夠更加合理、科學(xué)；此外，要做好勘探測(cè)量工作，主要對(duì)線路桿上的電阻值進(jìn)行測(cè)量，能夠?yàn)榻拥匮b置的設(shè)計(jì)與安裝提供必要的資料。最后，要按照實(shí)際的勘測(cè)情況對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)與計(jì)算，最后按照方案繪制出設(shè)計(jì)圖紙。

（二）將接地電阻適當(dāng)?shù)慕档?/p>

如果架空的電力線路存在電阻值低的問(wèn)題，接地可以采用拉線與桿塔相連接的方式。但如果架空線路布設(shè)地區(qū)中的土壤電阻值高，則可以采用土壤更換、外引接地、復(fù)合接地等方式。為了使塔桿的沖擊力電阻值減小，要使用加長(zhǎng)接地極方式。

（三）應(yīng)用降阻劑

除了使用上述接地方式以外，還可以應(yīng)用降阻劑使接地裝置得到改善，對(duì)于經(jīng)常受雷擊的桿塔以及線路，為了能夠使電阻值達(dá)到要求，應(yīng)用降阻劑是非常有效的。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，降阻劑的更新速度較快，使用效果也有所提高。在接地系統(tǒng)中對(duì)降阻劑進(jìn)行合理利用，能夠使接地電阻降低。并且，降阻劑能夠迅速的滲透到土壤中，使大部分接地電流得到分散。為此，降阻劑適合在一些山區(qū)巖石較多的地方使用。

結(jié)語(yǔ)

鑒于架空電力線路布設(shè)時(shí)受地形、自然環(huán)境等影響較大，其電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，受線路絕緣效果的影響，雷擊造成的跳閘現(xiàn)象將逐漸增多，造成故障的發(fā)生率明顯提升，為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)了阻礙，容易為生產(chǎn)、生活造成不良影響。本文主要分析了雷電發(fā)生對(duì)架空線路的危害，并制定了一些防雷措施，這些防雷措施對(duì)于維護(hù)架空電力線路穩(wěn)定性與可靠性具有重要意義，并在最后探討了接地方式，為架空線路防護(hù)提供了依據(jù)。

[1]蔣寧豐，陸鑫偉.排水泵站10kV電力線路防雷技術(shù)的探索及應(yīng)用[J].城鎮(zhèn)供水，2013（02）：18-20.

[2]何錦漢.淺談雷電對(duì)電力線路的危害及高壓架空線路的防雷保護(hù)措施[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2011（26）.

[3]鄒軍，袁建生，周宇坤，等.地下通信電纜外套金屬管道與附近鋪設(shè)屏蔽線屏蔽效果的比較[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010，24 （04）：16-18.

[4]曾祥君.電力線路故障檢測(cè)與定位新原理及其信息融合實(shí)現(xiàn)研究[D].華中科技大學(xué)，2010.

[5]齊磊，原輝，李琳，等.架空電力線路故障狀況下對(duì)埋地金屬管道感性耦合的傳輸線計(jì)算模型[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2013，28（06）：264-270.

[6]馬信山.城市中混合電力線路對(duì)電子信息線路的電磁感應(yīng)危險(xiǎn)影響與屏蔽技術(shù)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，22（07）：109-112.

[7]強(qiáng)玉平，于文志.接地裝置地電位升高對(duì)地埋通信電纜的影響及有關(guān)問(wèn)題的探討[A].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電磁干擾專業(yè)委員會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].2010：137-142.

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