宋健

（山西大學，山西太原 030000）

淺談輸電線路雷擊掉閘分析及其防范措施

宋健

（山西大學，山西太原 030000）

輸電線路存在復雜運行環(huán)境和廣闊覆蓋范圍以及涉及面廣、點多，并且長時間暴露在野外露天環(huán)境中，如果出現(xiàn)設備故障對整個電網(wǎng)都會造成影響，輸電線路中故障比例較高的是雷擊跳閘故障，嚴重影響輸電線路安全可靠的運行。本文分析了不同類型雷擊故障以及出現(xiàn)的原因，同時也需要不斷總結和研究防雷工作的經(jīng)驗和教訓，提出以后處理雷擊輸電線路掉閘事故的要求以及重點，并且及時采取合理的解決措施，為電力企業(yè)以后深入研究輸電線路雷擊掉閘原分析防范措施奠定基礎。

輸電線路 雷擊掉閘 防范措施

電力系統(tǒng)中輸電線路是重要構成部分，隨著不斷發(fā)展社會經(jīng)濟，越來越嚴格要求輸電線路供電安全性和可靠性，輸電線路需長時間在自然環(huán)境中暴露，容易受到外界損害和影響，雷擊是其中比較重要的影響。依據(jù)大量數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，高發(fā)跳閘區(qū)域中雷擊故障大約占據(jù)線路運行總故障的50—70%，特別是高土壤電阻率、多雷、復雜地形的山區(qū)，嚴重影響電網(wǎng)運行可靠性和安全性，也更容易出現(xiàn)安全故障，造成巨大經(jīng)濟損失，所以，利用合理措施來降低輸電線路跳閘次數(shù)，是保障可靠、安全運行電網(wǎng)的基礎。

1　輸電線路雷擊類型

依據(jù)雷電形成過電壓的物理原理，可以把雷電過電壓分為直擊雷擊過電壓和感應雷擊過電壓等兩種。第一，感應雷擊過電壓實際上是線路附近地面被雷電擊中，架空線路中因為存在電磁感應會形成三相導線感應過電壓。第二，直擊雷擊過電壓實際上是避雷線、桿塔、導線等被雷電擊中形成的過電壓。經(jīng)過實踐可以發(fā)現(xiàn)，對電力系統(tǒng)危害比較大的是直擊雷擊過電壓，感應雷擊過電壓只是威脅和影響輸電線路。依據(jù)不同雷擊線路位置，又可以把直擊雷擊過電壓分為雷擊導線、繞過避雷線、雷擊避雷線和桿塔等。第一，線路避雷線或者桿塔被雷擊，需要依據(jù)雷擊點阻抗雷電流來提高對地電位，如果出現(xiàn)雷擊點電位差超過絕緣線路沖擊放電的時候，會促使導線出現(xiàn)閃絡現(xiàn)象，從而造成導線過電壓。由于上述過程中具備高于導線的避雷線桿塔電位，也稱之為反擊。第二，繞過避雷線或者導線被雷電擊中，會促使導線上出現(xiàn)過電壓，這種屬于繞擊。

2　分析輸電線路遭雷擊掉閘原因

現(xiàn)階段，分析輸電線路雷擊故障的時候主要包括線路絕緣運行情況、電流強度和保護角、線路有無架空地線、桿塔接地電阻等四個因素［1］。雷擊輸電線路導線的時候，導線上會出現(xiàn)高于額定線路電壓的高電壓，如果大于線路絕緣子耐壓強度之后，線路出現(xiàn)閃絡現(xiàn)象，線路出現(xiàn)掉閘問題。與此同時避雷線被雷擊中，如果出現(xiàn)不好的線路接地電阻，泄漏雷擊電流的時候，桿塔上出現(xiàn)高電壓，促使線路掉閘和線路閃絡。所以線路出現(xiàn)雷擊故障的關鍵就是接地電阻大小。架空線路中絕緣子十分重要，是隔離桿塔和帶電線路的關鍵，并且還能對導線進行固定?，F(xiàn)階段線路運行過程中主要就是合成絕緣子以及瓷質(zhì)絕緣子。瓷質(zhì)絕緣子具備容易出現(xiàn)污閃、表面親水性、容易出現(xiàn)零值等特點，已經(jīng)逐漸被取代，開始大量應用合成絕緣子。依據(jù)此在雷擊線路的時候，影響雷擊反擊情況的就是絕緣子耐壓水平，并且絕緣子實際運行情況是影響耐壓水平的關鍵。避雷線也叫架空線路，避雷線的作用類似于在線路上每一點都安置等高避雷針。外側導線和避雷線連接的垂直夾角是避雷線保護范圍，也就是所說的保護角。繞擊區(qū)和避雷線保護角之間存在正比關系，越大保護角，出現(xiàn)越大繞擊區(qū)域，因此想要可靠保護就需越小的保護角。如果某電網(wǎng)使用小于70mm截面積的鍍鋅絞線當做避雷線，實際線路中需要在110kv同塔雙回線路安置避雷線，一般存在30°保護角。架設避雷線可以在一定程度上避免繞擊，雷電流主要就是直接被雷擊的時候流入大地表面的電流，基于此會對線路是否掉閘造成極大影響。

3　輸電線路雷擊掉閘的應對措施

3.1降低接地電阻

經(jīng)過大量實踐可以發(fā)現(xiàn)，隨著不斷降低接地電阻會適當提高輸電線路耐雷水平。依據(jù)實際規(guī)范需求來定期檢測線路桿塔接地電阻，并且利用實際情況來確定容易被雷擊區(qū)域，最大限度降低測試接地電阻的時間。每年雷雨季節(jié)的時候需要全部測試桿塔接地電阻，及時解決測試中的問題。接地網(wǎng)和接地極施工技術，檢測新立桿塔的時候主要就是查看是否具備高于0.6m的設備埋深，是否出現(xiàn)虛焊等問題。運行輸電線路的時候，還需要對是否出現(xiàn)不緊密連接、丟失接地螺栓、外漏埋入部分、損壞接地引線等現(xiàn)象，以便于保障可以良好連接接地網(wǎng)和避雷線。

3.2提高線路絕緣水平

由于在交流變電站中需要長期使用線路絕緣子，會降低設備絕緣性，如果降低或者失去設備絕緣子絕緣性的時候，會出現(xiàn)閃絡問題，所以此時應該構建線路絕緣子臺賬，定期更換長時間運行的絕緣子，保證設備絕緣性能。如果出現(xiàn)特殊問題，可以考慮設計不同片數(shù)的同塔雙回線路，假設出現(xiàn)雷擊以后，片數(shù)少的絕緣子會先形成閃絡，此時類似于避雷線，能夠全面提高耐雷水平［2］。

3.3線路優(yōu)化設計

設計新建110kv線路的時候，最大限度降低保護角，山頂或者山坡的桿塔需要應用負保護角。設計新建線路的時候，適當提高進出站避雷線程度，此外也可以適當利用全程假設避雷線的方式處理重要線路，能夠合理降低部分線路塔高。如果線路中提高塔高位置，會降低屏蔽效應，出現(xiàn)比較大繞擊區(qū)域，同時也會提高電感，促使全面提高流過桿塔的電壓幅值，導致容易出現(xiàn)反擊故障。所以，實際操作中可以適當降低雷擊頻繁區(qū)域的塔高。

3.4部分線路增設耦合地線

耦合地線實際上是加設在導線下的接地線，擁有較大耦合和分流的作用。在具備很高土壤電阻率的山區(qū)中，會提高接地電阻，基于此合理設置耦合接地線會極大程度上避免雷擊故障。耦合接地線可以降低絕緣子承受電壓和塔頂電位，從而達到降低故障的目的。但是因為不具備屏蔽作用，不會對繞擊故障造成影響［3］。

3.5改造接地系統(tǒng)

依據(jù)國內(nèi)接地和防雷規(guī)定來合理計算桿塔耐雷擊的水平，設計過程中需合理確定避雷線耦合分流系數(shù)、線路桿塔尺寸，基于此需要增加接地電阻。某電力公司整治不合格接地電阻，改造接地系統(tǒng)中276根桿塔，并且及時對電網(wǎng)結構進行更換，提高接地網(wǎng)截面積、埋深深度，增加安全措施，促使降低接地電阻阻值，保證能夠切實符合該區(qū)域設計需求。

3.6裝設線路避雷器

線路避雷器運行的原理就是在線路中安裝避雷器以后，如果雷擊輸電線路的時候，會促使雷電流形成分流作用，一部分電流經(jīng)過桿塔流入大地，一部分經(jīng)過避雷針流入大地附近桿塔，實際應用的時候大部分都是經(jīng)過避雷器把雷擊電流流入導線中，并且也能夠及

············時傳播到周圍桿塔中。雷擊電流在流過導線和避雷線的時候，因為導線之間具備一定電磁感應，會導致避雷線和導線中出現(xiàn)耦合分量，所以避雷線分流雷擊電流遠遠低于避雷器中雷擊電流的分流，上述方式會導致極大程度上提高導線電位，從而使得出現(xiàn)低于絕緣子串閃絡電壓的塔頂和導線間電位差，絕緣子不會出現(xiàn)閃絡，此時輸電線路避雷器中具備良好的鉗電位作用，同時上述作用也是避雷器進行輸電線路防雷的顯著特征［4］。

3.7裝設放電間隙

放電間隙實際上是在絕緣子串兩側并聯(lián)金屬電極，也被叫做弧角或者招弧角。如果雷擊架空線路，放電間隙絕緣子串放電電壓高于間隙沖擊電壓，因此需要首先進行放電，然后形成工頻短路電弧。因為絕緣子長度高于放電間隙長度，所以一般在放電間隙上出現(xiàn)雷擊閃絡，也就說絕緣子表面可以利用工頻電弧來并聯(lián)保護絕緣子間隙，然后穩(wěn)定燃燒并聯(lián)間隙，電弧會被拉向遠離故障的位置，可以避免灼燒絕緣子串，保證不損害絕緣子串，然后依據(jù)自動重合閘來切斷電源，依據(jù)這種方式能夠確保順利運行線路。

4　結語

總之，綜上所述，運行輸電線路的時候，故障中影響最大的因素就是雷擊故障，雷擊活動不是固定的，會因為地質(zhì)、氣象、環(huán)境、地理等出現(xiàn)不同程度的輸電線路雷擊危害，基于此需要依據(jù)不同情況來對輸電線路雷擊故障實施不同的防雷措施，保證能夠改變線路絕緣水平和減少桿塔接地電阻，并且以此作為基本防雷措施，從而達到有效提高輸電線路防雷水平的目的，保證電力線路輸電的安全性和可靠性。

［1］王紹琨，劉博.輸電線路防雷整治［C］.第三屆（2012）全國架空輸電線路技術研討會論文集，2012：2034-2036.

［2］胡元光.架空線路雷擊故障點的查找［C］.第三屆（2012）全國架空輸電線路技術研討會論文集，2012：2053-2057.

［3］徐奇功，霍倩嵐，王小歡，等.線路避雷器在輸電線路防雷中的應用［J］.科技致富向?qū)В?011（14）：32，111.

［4］張強永，楊柳青，徐健，等.輸電線路落雷識別監(jiān)測系統(tǒng)安裝中的問題和解決辦法［J］.黑龍江氣象，2015，32（2）：40-41.