張忠超

（國(guó)網(wǎng)四川檢修公司西昌運(yùn)維分部四川西昌615000）

淺談架空輸電線路防雷接地措施

張忠超

（國(guó)網(wǎng)四川檢修公司西昌運(yùn)維分部四川西昌615000）

輸電線路的運(yùn)行能夠直接影響整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性能以及穩(wěn)定性能，所以，保證輸電線路的正常運(yùn)行，就是對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的最好保障。雷電對(duì)輸電線路的影響是非常明顯的，就會(huì)導(dǎo)致線路發(fā)生跳閘停電等事故，嚴(yán)重影響輸電線路的安全性與可靠性。因此，本文分析了架空輸電線路防雷接地措施，以供參考。

輸電線路；防雷；接地

引言

隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，由雷擊而引起的輸電線路運(yùn)行故障問(wèn)題越來(lái)越多，嚴(yán)重影響了輸電線路設(shè)備的安全運(yùn)行，輸電線路因?yàn)槔讚粼斐傻奶l故障是影響供電安全的一個(gè)很大難題。所以，對(duì)輸電線路的防雷保護(hù)并找到一些合理有效的輸電線路防雷措施，是我國(guó)電力企業(yè)始終關(guān)注的重要問(wèn)題。

1 架空輸電線路雷擊故障原因分析

輸電線路的建設(shè)大都在較為空曠的郊區(qū)，但是空曠的環(huán)境下，更容易遭受雷擊的危害。一旦出現(xiàn)雷擊事故，給輸電線路以及周圍的環(huán)境，帶來(lái)巨大的影響，基于輸電線路的角度分析其危害，雷擊時(shí)線路的電壓會(huì)急劇升高，從而引起自動(dòng)跳閘、系統(tǒng)自動(dòng)切斷線路、線路跳閘、電力系統(tǒng)受損等情況的出現(xiàn)。輸電線路雷擊跳閘的原因包括：①自然因素。通常輸電線路設(shè)置在露天環(huán)境中，會(huì)受到各種自然環(huán)境的影響。尤其是我國(guó)各個(gè)地區(qū)自然環(huán)境差異較大，設(shè)置在不同地區(qū)的輸電線路容易受到不同環(huán)境、不同地質(zhì)條件的影響，使輸電線路安全性、穩(wěn)定性、有效性降低。②輸電線路的設(shè)計(jì)因素。一些電力設(shè)計(jì)單位在輸電線路設(shè)計(jì)中出現(xiàn)勘察不到位、設(shè)計(jì)過(guò)于理想化、細(xì)節(jié)規(guī)劃不合理等情況，均會(huì)影響輸電線路的具體應(yīng)用，使其容易遭受雷擊等情況發(fā)生。③輸電線路的施工因素。輸電線路的施工，需要結(jié)合實(shí)際情況、施工圖紙以及施工要求，規(guī)范、合理的展開(kāi)施工。但一些施工人員在輸電線路施工過(guò)程中，如若出現(xiàn)填土不規(guī)范、接地裝置不合理、施工細(xì)節(jié)處理不佳等問(wèn)題，導(dǎo)致輸電線路設(shè)置不佳，容易遭到雷擊等其他情況出現(xiàn)。

2 架空輸電線路防雷接地措施

2.1 架空避雷線

架空避雷線可以很大程度上降低電壓的幅值，假設(shè)k為絕緣架空線和避雷線的耦合系數(shù)與沖擊系數(shù)的乘積值，那么架空避雷線的屏蔽作用可以將電壓降為原值的1/（1-k）。架空地線有效防止了雷電落在架空線上，從而起到了較為明顯的屏蔽作用。在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法因?yàn)槠涿饩S護(hù)的優(yōu)勢(shì)，更是受到了人們的喜愛(ài)。然而從建設(shè)成本上來(lái)考慮，架設(shè)避雷線的投資很高，而如果對(duì)老式的桿塔進(jìn)行統(tǒng)一的改造，無(wú)疑會(huì)增加相當(dāng)大的成本和工作量。例如，針對(duì)220kV電壓的輸電線路，需要進(jìn)行全線架設(shè)，而針對(duì)110kV的輸電線路也需要進(jìn)行全線架設(shè)。將保護(hù)角的角度設(shè)定在20～30°之間，這樣就可以使得避雷線的避雷效果發(fā)揮到極限，加大對(duì)線路的屏蔽效果，使得下路的繞擊率大大降低，保護(hù)了線路應(yīng)用的安全。

2.2 安裝避雷器

在實(shí)際使用過(guò)程中，氧化鋅避雷器因其能夠快速阻斷工頻續(xù)流和非線性電阻的特性而被廣泛的使用。根據(jù)歐美多國(guó)多年的實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，不安裝氧化鋅避雷器的桿塔在雷擊后的斷線率高達(dá)93%，而在ABC三相各自安裝氧化鋅避雷器后，這個(gè)概率將會(huì)被控制在5%以下。這種方法的弊端在于，若將每個(gè)桿塔都安裝氧化鋅避雷器，投資成本過(guò)于龐大，此外，在剝?nèi)ソ^緣層時(shí)會(huì)影響導(dǎo)線封閉性，最終可能使導(dǎo)線受到腐蝕。

2.3 設(shè)置側(cè)向避雷針

如果架空線路經(jīng)過(guò)山林地區(qū)，桿塔所處位置較高，不僅更容易受到雷擊的影響，而且其所處的電磁環(huán)境也更加復(fù)雜，是架空線路防雷中需要重點(diǎn)關(guān)注的部分。相關(guān)理論研究和工程實(shí)踐表明，在線路桿塔橫擔(dān)兩側(cè)設(shè)置側(cè)向避雷針，能夠非常有效的預(yù)防繞擊過(guò)電壓。側(cè)向避雷針的長(zhǎng)度通常為3m，其中中間規(guī)定部分約1.2m，其余1.8m為橫向設(shè)備部分，為了保證避雷針的穩(wěn)定性，設(shè)置有三個(gè)固定點(diǎn)，通過(guò)螺栓實(shí)現(xiàn)避雷針與橫擔(dān)的可靠連接，同時(shí)將接地引下線與桿塔的接地體連接在一起，從而保證了線路在遭受雷擊后，與避雷針連接的接地引下線能夠?qū)⒗纂婋娏饕氲酱蟮刂校瑢?shí)現(xiàn)對(duì)于線路和桿塔的保護(hù)。不過(guò)，在安裝了側(cè)向避雷針之后，會(huì)增加線路的引雷率，可能導(dǎo)致反擊故障率的升高，對(duì)此，應(yīng)該適當(dāng)增加絕緣子串的數(shù)量，進(jìn)一步提高線路整體的耐雷水平。

2.4 架設(shè)耦合地線

架設(shè)藕合地線是一種能夠有效降低線路反擊跳閘率的防雷措施。在桿塔接地電阻降低困難的情況下，可以通過(guò)架設(shè)藕合地線方式來(lái)降低桿塔的接地電阻。具體架設(shè)方法：在導(dǎo)線下面架設(shè)地線，增強(qiáng)導(dǎo)線和避雷線之間的耦合性，以減少絕緣子串上的過(guò)電壓，從而達(dá)到強(qiáng)化輸電線路的反擊耐雷性能，降低線路斷路器雷擊跳閘率的效果。架設(shè)藕合地線降低斷路器雷擊跳閘率的作用機(jī)理具體涉及兩個(gè)方面：①架設(shè)藕合地線后可以不同程度的減低桿塔的分流系數(shù)，當(dāng)雷電感生電流經(jīng)過(guò)桿塔接地線路時(shí)就會(huì)出現(xiàn)散流限現(xiàn)象，達(dá)到減少桿塔過(guò)電電壓的目的；②架設(shè)藕合地線后，導(dǎo)線和避雷線的之間的耦合性得以明顯加強(qiáng)。當(dāng)桿塔頂尖出現(xiàn)雷擊時(shí)，強(qiáng)大的耦合性能可以明顯的降低桿塔的感應(yīng)電壓，減少絕緣子串遭受到的沖擊電壓。具體架設(shè)時(shí)，藕和地線通常采用側(cè)面和直掛式兩種方式，其中側(cè)面藕合地線能防止線路繞擊情況的發(fā)生，應(yīng)用較廣。

2.5 減小線路保護(hù)角

這種方法一般適用于新建線路，能夠顯著降低架空線路的繞擊跳閘率，而對(duì)于已經(jīng)建成并且投入使用的線路，想要對(duì)固定的線路保護(hù)角進(jìn)行改變，不僅缺乏良好的實(shí)施環(huán)境，而且并不具備技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上的可行性。對(duì)于這種情況，在實(shí)際操作中，技術(shù)人員必須結(jié)合線路的具體情況，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)線路保護(hù)角進(jìn)行選擇和明確，為線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供良好的基礎(chǔ)支撐。

3 輸電線路接地技術(shù)措施

3.1 正確使用降阻劑

輸電線路防雷與接地設(shè)計(jì)中，還要注意控制降阻劑的使用。為了使降阻劑在輸電線路中發(fā)揮作用，在設(shè)計(jì)降阻劑應(yīng)用的過(guò)程中，需要了解輸電線路接地情況以及線路接地所要達(dá)到的目的，進(jìn)而合理設(shè)計(jì)降阻劑，促使其可以適當(dāng)增加分散電流范圍。

3.2 采用消弧線圈接地方式

在雷電活動(dòng)強(qiáng)烈而接地電阻又難以降低的地區(qū)，對(duì)于110kV及以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)可考慮采用系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。這樣可使絕大多數(shù)雷擊單相閃絡(luò)接地故障被消弧線圈消除，不至于發(fā)展成為持續(xù)工頻電弧。而當(dāng)雷擊引起兩相或三相閃絡(luò)故障時(shí)，第一相閃絡(luò)并不會(huì)造成跳閘，先閃絡(luò)的導(dǎo)線相當(dāng)于一根避雷線，增加了分流和對(duì)未閃絡(luò)相的耦合作用，使未閃絡(luò)相的絕緣電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。

3.3安裝垂直地極

對(duì)于土壤電阻率較高的地區(qū)而言，垂直地極作為一項(xiàng)有效的接地彌補(bǔ)措施，其安裝與使用能夠?qū)ν寥辣砻娼拥刭|(zhì)量較差的問(wèn)題予以顯著的改善，因此可以在桿塔周邊的位置處安裝一定數(shù)量的垂直接地極，且其埋設(shè)深度應(yīng)該在0.5m左右。對(duì)于鐵塔而言，垂直地極的安裝應(yīng)該在與塔桿6m距離的位置處；對(duì)于水泥桿塔而言，垂直地極的安裝應(yīng)該在與桿塔距離4m的位置處。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，輸電線路作為電網(wǎng)的重要組成部分，其運(yùn)行的安全可靠性具有非常重要的意義，這就需要相關(guān)單位加強(qiáng)對(duì)防電對(duì)策的研究，因地制宜的采取科學(xué)有效措施，提高防雷水平，實(shí)現(xiàn)線路的安全運(yùn)行。在選擇運(yùn)用哪種輸電線路的防雷措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面考慮輸電線路的系統(tǒng)運(yùn)行模式、線路的重要程度輸電線路經(jīng)過(guò)區(qū)域雷電活動(dòng)的頻率、強(qiáng)弱和地形地貌特征、以及輸電線路經(jīng)過(guò)地區(qū)土壤電阻率高低等情況，結(jié)合輸電線路經(jīng)過(guò)地區(qū)原有的線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面的比較，因地制宜地對(duì)輸電線路采取科學(xué)合理的防雷保護(hù)措施，盡量降低雷電給輸電線路帶來(lái)的損害，保證輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]許平.輸電線路防雷技術(shù)探討與分析[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2011（11）.

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TM862

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1004-7344（2016）28-0116-02

2016-9-18

張忠超（1988-），助理工程師，大學(xué)本科，從事輸電線路運(yùn)行與檢修工作。