程凱

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力需求也不斷增加，同時(shí)對(duì)供電可靠性的要求也越來(lái)越高，因此提高供電系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行已成為電力系統(tǒng)的當(dāng)務(wù)之急。本文就110-220kv高壓輸電線路防雷技術(shù)做了簡(jiǎn)要探討。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路；防雷措施

前言

雷電對(duì)輸電線路安全運(yùn)行危害極大，經(jīng)常造成絕緣子閃絡(luò)事故，在山區(qū)、交通不便的地區(qū)，給巡視、查找故障增加不少困難。江蘇地區(qū)雷電偶偶伴有瞬間大風(fēng)與急雨，極大的風(fēng)速經(jīng)常造成高大樹木倒落導(dǎo)線上、輸電線振動(dòng)、橫向碰擊和倒桿斷線的發(fā)生。如對(duì)這些現(xiàn)象處理不及時(shí)的話，就會(huì)造成電力事故，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危機(jī)人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。

1雷擊線路跳閘原因分析

如果出現(xiàn)了架空的高壓輸電線路雷害事故，一般都會(huì)經(jīng)過(guò)以下四個(gè)階段：第一，高壓輸電線路受到雷電過(guò)電壓的作用；第二，輸電線路發(fā)生閃絡(luò)；第三，輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓；第四，線路跳閘，供電中斷。而雷擊線路跳閘的原因有很多，本文就3方面進(jìn)行分析，分別是線路氣候環(huán)境、線路地理環(huán)境、線路本體分析。

1.1線路氣候環(huán)境分析

經(jīng)過(guò)這方面的分析我們發(fā)現(xiàn)，并不容易有效地防止由于高壓輸電線路在雷電情況下出現(xiàn)的雷擊跳閘。地區(qū)上的差異，以及環(huán)境上的差異，都有各自的雷電活動(dòng)周期和規(guī)律，比如在高山、丘陵、江河湖泊地區(qū)，地形比較復(fù)雜，雷云、暴雨天氣比較多，這些地區(qū)的線路在某一個(gè)區(qū)段就會(huì)出現(xiàn)易雷擊區(qū)、易雷擊帶和易雷點(diǎn)。如果這種區(qū)段未采取任何防雷措施，就非常容易發(fā)生雷擊跳閘故障。

1.2從110kv-220kv高壓輸電線路地理環(huán)境分析

設(shè)有高壓輸電線路的部分地區(qū)土壤電阻率不小，最終使桿塔接地電阻不下，這樣就很可能出現(xiàn)反擊跳閘的情況；而山區(qū)線路導(dǎo)線遭受雷電繞擊的情況是比較多的，山坡傾角使導(dǎo)線的暴露弧面變大，這樣就更加容易出現(xiàn)雷電繞擊情況了。

1.3從110kv-220kv高壓輸電線路本體分析

致使雷擊線路跳閘的原因主要是線路本體有以下缺陷：

（1）線路設(shè)計(jì)上，在進(jìn)行輸電線路工程設(shè)計(jì)時(shí)，雷電日的取值與實(shí)際情況可能會(huì)出現(xiàn)偏差，通常情況下，雷擊跳閘次數(shù)越多，雷暴日也就越高，當(dāng)設(shè)計(jì)中的雷暴日低于實(shí)際情況時(shí)，就會(huì)降低高壓輸電設(shè)備的耐雷能力；沒有充足的設(shè)計(jì)所需的雷電數(shù)據(jù)，現(xiàn)在設(shè)計(jì)主要是根據(jù)主要雷電參數(shù)來(lái)進(jìn)行的，主要是依據(jù)輸電線路的工程設(shè)計(jì)的地區(qū)長(zhǎng)期觀測(cè)后而得出來(lái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)并不能精確地反應(yīng)各地實(shí)際雷電活動(dòng)，相比之下仍有相當(dāng)差異。

（2）線路運(yùn)行維護(hù)方面，當(dāng)絕緣子串中有零值，或者沒有及時(shí)的檢測(cè)出低值絕緣子時(shí)，絕緣子串的閃絡(luò)電壓變小會(huì)使耐雷水平比設(shè)計(jì)值要??；有的地區(qū)為了要提高其防污能力，使用的不是瓷絕緣子，而是合成絕緣子，在這種情況下，如果均壓環(huán)之間的空氣間距小于原設(shè)計(jì)，會(huì)使耐雷能力變?nèi)?；?jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用之后，有的接地裝置已經(jīng)被腐蝕了，還可能已經(jīng)爛斷了，這時(shí)如果遭受雷擊，反擊跳閘率會(huì)非常的高；另外，有的地區(qū)因?yàn)闆]有正確清楚地分析出現(xiàn)雷擊故障的原因，自然無(wú)法做到對(duì)癥下藥，最終不能達(dá)到應(yīng)有的效果。

2輸電線路防雷措施

2.1開展雷電參數(shù)的分析工作

結(jié)合輸電智能巡檢系統(tǒng)科技項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)110kV及以上輸電線路桿塔均實(shí)現(xiàn)GPS衛(wèi)星定位，并將數(shù)據(jù)輸入雷電定位系統(tǒng)中去。今后凡是地區(qū)內(nèi)出現(xiàn)雷電日時(shí)，都可及時(shí)查詢輸電線路附近雷電活動(dòng)情況，進(jìn)行雷電活動(dòng)參數(shù)的分析，以確定線路可能遭受雷擊的幾率，劃分出輸電線路遭受雷害的等級(jí)，并采取相應(yīng)的防雷措施。

2.2架設(shè)避雷線

這是高壓線路防雷的基本措施，其主要作用是防止直接雷擊導(dǎo)線，發(fā)生危及絕緣的過(guò)電壓。裝設(shè)避雷線后，雷電流即沿避雷線經(jīng)接地引下線進(jìn)人大地，從而可保證線路的平安供電。依據(jù)接地引下線接地電阻的大下，在桿塔頂部形成不同的電位；同時(shí)雷電波在避雷線中傳波時(shí)，又會(huì)與線路導(dǎo)線耦合而感應(yīng)出一個(gè)行波，但這行涉及桿頂電位作用到線路絕緣的過(guò)電壓幅值都比雷電波直擊檔中導(dǎo)線時(shí)發(fā)生的過(guò)電壓幅值小的多。110kV及以上電壓等級(jí)的線路普通都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。

2.3使用線路避雷器

在多雷區(qū)，使用合適的線路避雷器對(duì)防止雷害事故非常有效。因?yàn)楸芾灼鲃?dòng)作后限制了絕緣子兩端的電位差，可有效地防止反擊事故發(fā)生?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明。在雷電多發(fā)地段的線路上安裝若干組線路避雷器。對(duì)防止雷擊跳閘事故非常有效。為了限制雷電波沿線路侵入發(fā)電廠或變電所?？稍诰€路的終端塔再安裝一組線路型避雷器。據(jù)有關(guān)資料介紹。安裝線路避雷器的桿塔對(duì)接地可不做嚴(yán)格要求，這是不恰當(dāng)?shù)摹Ｒ驗(yàn)榫€路避雷器像其他防雷設(shè)施一樣。也是通過(guò)接地裝置把雷電流泄人大地因而對(duì)桿塔接地電阻和接地引下線都應(yīng)嚴(yán)格要求，因線路上安裝的避雷器不便維護(hù)。所以要盡量選用免維護(hù)的線路避雷器。

2.4降低桿接地電阻

雷擊桿塔時(shí)的塔頂電位與桿塔接地電阻密切相關(guān)，降低桿塔接地電阻是防止反擊的有效措施。接地電阻超標(biāo)的桿塔往往是在山區(qū)地質(zhì)和地勢(shì)復(fù)雜的地段，降阻十分困難。應(yīng)根據(jù)具體情況特殊設(shè)計(jì)。充分利用桿塔所在處的地形。采用切實(shí)可行的降阻措施在實(shí)際工程中。存在一些不當(dāng)?shù)慕底璐胧鐚?duì)桿塔進(jìn)行降阻時(shí)。不管地質(zhì)結(jié)構(gòu)如何，都采用打深井的方法進(jìn)行降阻處理。因?yàn)闂U塔接地的主要作用是防雷。而雷電流屬于高頻電流。有很強(qiáng)的趨膚性，在地中的流動(dòng)也只是沿地表散流。深層土壤并不起作用。因此送電線路桿塔接地應(yīng)以水平射線結(jié)合降阻劑降阻的方法進(jìn)行降阻改造。而不能單純依靠打深井的辦法進(jìn)行降阻。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)。充分利用現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)，沿等高線做水平射線或在巖性地帶利用巖性裂縫鋪設(shè)水平接地體并施加膨潤(rùn)土類降阻劑?？捎行У亟档蜅U塔接地電阻。

2.5架設(shè)耦合地線

耦合地線的主要作用：一是增大避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，從而養(yǎng)活絕緣子串兩端電壓的反擊和感應(yīng)電壓的分量；二是增大雷擊塔頂時(shí)向相鄰桿塔分流的雷電流。在導(dǎo)線下方架設(shè)耦合地線的分流和耦合作用，使線路耐雷水平提高。對(duì)于110kV輸電線路，不僅減少反擊跳閘次數(shù)，也減少了一相導(dǎo)線繞擊后再對(duì)另一相造成反擊跳閘的機(jī)率。

2.6提高線路耐雷水平，加強(qiáng)線路絕緣

線路運(yùn)行單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)絕緣子的全過(guò)程管理，加大對(duì)絕緣子的檢測(cè)力度，嚴(yán)把質(zhì)量檢驗(yàn)關(guān)，防止劣質(zhì)絕緣子掛網(wǎng)運(yùn)行。對(duì)于已經(jīng)掛網(wǎng)運(yùn)行的絕緣子，應(yīng)嚴(yán)格按照《架空送電線路運(yùn)行規(guī)程》的規(guī)定，定期對(duì)零、低值絕緣子進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不合格的應(yīng)及時(shí)更換，并對(duì)絕緣子的劣化率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，確保線路絕緣始終滿足運(yùn)行要求。此外，對(duì)于個(gè)別特殊區(qū)段和一些雷擊頻繁地區(qū)，可采取一些有針對(duì)性的措施，適當(dāng)加強(qiáng)線路的絕緣配合，以提高其耐雷水平。通常情況下110kV線路單串懸垂絕緣子串的絕緣子為7片，單串耐張絕緣子串的絕緣子為8片，基本能滿足防雷要求。但為了進(jìn)一步增強(qiáng)線路的耐雷水平，提高絕緣子串承受的50%沖擊放電電壓值，每串絕緣子串可適當(dāng)增加1片。實(shí)踐證明，一些增加了1片絕緣子的新線路投入運(yùn)行后，耐雷水平大大增強(qiáng)，很少發(fā)生雷擊跳閘事故。合成絕緣子以其重量輕、強(qiáng)度高、免維護(hù)、防污性能好等特點(diǎn)深受一些線路運(yùn)行單位的青睞，廣泛使用于線路的不同區(qū)段。但運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在多雷區(qū)使用合成絕緣子，往往容易造成雷擊跳閘事故。究其原因，合成絕緣子雖有上述優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也是顯而易見的，如常規(guī)尺寸的合成絕緣子的防雷性能較差，110kV線路上的合成絕緣子雷電全波沖擊耐受電壓僅有500kV，而相同電壓等級(jí)線路上的瓷絕緣子雷電全波沖擊耐受電壓卻高達(dá)600kV，比合成絕緣子高出20%。

2.7采用消弧線圈接中央式

在雷電活動(dòng)劇烈時(shí)，接地電阻又難于降低的地域，關(guān)于110kV及以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)，可采用系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接中央式。這樣可使大多數(shù)雷擊單相閃絡(luò)接地缺點(diǎn)被消弧線圈消狐，不至于發(fā)長(zhǎng)成為繼續(xù)共頻電弧。而當(dāng)雷擊惹起二相或許三相閃絡(luò)缺點(diǎn)時(shí)，第一相閃絡(luò)并不會(huì)形成跳閘，先閃絡(luò)的導(dǎo)線相當(dāng)于一根避雷線，添加了分流和對(duì)未閃絡(luò)相的耦協(xié)作用，使未閃絡(luò)相絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。我國(guó)的消弧線圈接中央式運(yùn)轉(zhuǎn)效果良好，雷擊跳閘率大約可以降低1/3左右。

2.8裝設(shè)自動(dòng)重合閘

雷擊缺點(diǎn)約90%以上是瞬時(shí)缺點(diǎn)，所以應(yīng)在變電站（所）裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，以便及時(shí)恢復(fù)送電。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)110kV及以上的高壓線路重合閘成功率達(dá)57%～95%，因此規(guī)程（SDJ7-79）要求“各級(jí)電壓線路應(yīng)盡量裝設(shè)三相或單相重合閘”。同時(shí)明白強(qiáng)調(diào)“高土壤電阻率地域的送電線路。必需裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置”。裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置是防雷維護(hù)的有效措施之一。

3結(jié)語(yǔ)

110kV輸電線路遭受雷擊既然是不可猜測(cè)，不可避免的，那么我們應(yīng)順其自然，以疏導(dǎo)為主，對(duì)于110KV輸電線路應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)程所要求的接地電阻和耐雷水平，必要時(shí)要進(jìn)行校驗(yàn)，以便選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。