于啟萬

摘 要：雷擊對于輸電線路的危害非常巨大，做好輸電線路防雷改造工作，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行，是供電企業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。本文分析了雷擊對于輸電線路的影響和危害，結(jié)合具體案例，對輸電線路防雷改造技術(shù)措施進(jìn)行了討論，旨在為供電公司開展相關(guān)工作提供參考，保證良好的輸電線路防雷效果。

關(guān)鍵詞：供電公司 輸電線路 防雷改造

中圖分類號：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0054-02

在我國輸電線路采用的多是架空敷設(shè)，其本身所處環(huán)境和極廣的分布范圍使得輸電線路在運(yùn)行過程中很容易遭受雷擊。據(jù)不完全統(tǒng)計，近幾年，雷擊導(dǎo)致的輸電線路故障占據(jù)了輸電線路總故障的30%以上，而且故障不僅會造成電力設(shè)備損壞，還可能帶來人員傷亡問題。對此，供電公司應(yīng)該采取切實可行的措施，做好輸電線路防雷改造工作。

1 雷擊對輸電線路的危害

對于輸電線路而言，在遭遇雷擊時，可能會導(dǎo)致電力設(shè)備由于過電壓而損壞，或者線路負(fù)荷過大，出現(xiàn)嚴(yán)重發(fā)熱、絕緣燒毀等問題，甚至可能會導(dǎo)致人員的傷亡。對雷擊事故進(jìn)行分析，輸電線路中雷擊造成危害的主要原因是過電壓，包括直接過電壓和感應(yīng)過電壓，前者指輸電線路直接遭遇雷擊，在線路上產(chǎn)生超出絕緣承受范圍的電壓，危害相對較小，后者則是在雷擊能量較大的情況，設(shè)備附近地面或者桿塔遭遇雷擊，使得三相導(dǎo)線隨感應(yīng)產(chǎn)生過電壓，具備更強(qiáng)的破壞力和干擾性，可能導(dǎo)致暫態(tài)保護(hù)裝置誤動。

2 輸電線路防雷改造措施

2.1 某地區(qū)輸電線路雷擊概況

某地區(qū)為平原區(qū)域，平均海拔55m，占地面積857km2，區(qū)域內(nèi)共存在28條輸電線路，主要包括10kV、35kV、110kV、220kV，線路全長達(dá)到412.5km。對區(qū)域內(nèi)輸電線路雷電活動進(jìn)行分析，年雷電日在22.3d，多發(fā)于7月上旬到8月上旬，2016年7月15日到7月31日，區(qū)域內(nèi)檢測到雷電活動超過2318次，其中110kV輸電線路和220kV輸電線路遭遇雷擊10次，引發(fā)跳閘問題占據(jù)故障跳閘總次數(shù)的40%，而且導(dǎo)致部分電力設(shè)備和保護(hù)設(shè)備損壞，因此，做好輸電線路防雷改造刻不容緩[1]。

2.2 輸電線路防雷機(jī)理

當(dāng)雷擊發(fā)生時，雷電流的傳輸路徑一般是桿塔、避雷線、大地、相鄰桿塔，如果桿塔頂端的電位與導(dǎo)線電位差超過絕緣子串50%放電電壓時，可能出現(xiàn)閃絡(luò)問題。從這個角度分析，影響輸電線路抗雷能力的因素包括了避雷線、雷電強(qiáng)度、接地電阻和絕緣子串50%放電電壓，而在4個因素中，只有避雷線和接地電阻能夠?qū)崿F(xiàn)人為控制，因此，在一般情況下，輸電線路防雷都是通過設(shè)置線路避雷器以及降低接地電阻的方式實現(xiàn)。

結(jié)合相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，輸電線路的雷擊影響因素有幾個：一是線路高度，一般來講，線路高度越大，遭受雷擊的概率越大，當(dāng)同時存在兩條或多條輸電線路時，高度最大的線路會對其他線路產(chǎn)生屏蔽作用，降低其他線路遭受雷擊的概率；二是電壓極性，負(fù)極性帶電云層更容易引發(fā)雷擊，而當(dāng)輸電線路電壓達(dá)到或者超過220kV，其表面場強(qiáng)會輸?shù)秸?fù)極性的影響，而依照電荷異性相吸的原理，當(dāng)負(fù)載電壓為正極性時，更容易遭遇雷擊；三是土壤電阻，土壤電阻率越高，越容易在地面聚集感應(yīng)電荷，引發(fā)感應(yīng)過電壓，也使得輸電線路更容易遭受雷擊。

2.3 輸電線路防雷改造措施

結(jié)合上述分析，在對該地區(qū)的輸電線路進(jìn)行防雷改造時，可以從以下幾個方面著手。

（1）設(shè)置線路避雷器。線路避雷器的工作原理，是對雷電流進(jìn)行分流后，將其中的一部分電流輸送到相鄰桿塔，電流在經(jīng)過導(dǎo)線和避雷線時，會在電力感應(yīng)的作用下產(chǎn)生耦合分量，使得導(dǎo)線的電位升高，確保導(dǎo)線與桿塔頂端的電位差能夠維持在安全范圍內(nèi)。以更容易遭受雷擊的220kV輸電線路為例，應(yīng)該將線路避雷器安裝高度設(shè)置在2.5m以上，而為了避免線路避雷器與絕緣子之間出現(xiàn)橫向放電問題，需要對兩者之間的水平距離進(jìn)行控制，220kV線路的最小水平距離為1.3m。如果絕緣間隙避雷器自身附帶支撐，則在安裝環(huán)節(jié)，需要從地面利用繩索對避雷器固件進(jìn)行起吊，然后選擇合適的安裝位置，在桿塔橫擔(dān)上以螺栓對槽鋼支架進(jìn)行固定。如果桿塔內(nèi)沒有足夠的安裝空間，無法滿足最小安全距離的要求，則可以根據(jù)實際情況將支架延伸出桿塔外[2]。

（2）降低接地電阻。桿塔接地電阻關(guān)系著輸電線路的防雷性能，接地電阻越低，輸電線路的耐雷性能越強(qiáng)，雷擊引發(fā)的跳閘事故也會隨之降低。在實際操作中，可以根據(jù)線路桿塔的具體情況，選擇相應(yīng)的方式。例如：如果桿塔附近存在河流或者水池，可以將接地線引入水池，在水中設(shè)置接地網(wǎng)。又如，對于一些土壤電阻率較高的區(qū)域，適當(dāng)對接地體進(jìn)行延長，確保接地設(shè)備能夠連接在一起，形成低電阻通道，從而預(yù)防雷擊事故。最近幾年，伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，降阻劑的使用在降低接地電阻方面取得了非常顯著的成效，可以使得接地電阻隨時間的延長逐步下降，加上降阻劑本身呈中性或者弱堿性，對于接地體存在鈍化保護(hù)作用，基本不會出現(xiàn)腐蝕問題，但是并非絕對，因此，在使用降阻劑的過程中，需要做好定期檢查，如果發(fā)現(xiàn)腐蝕需要立即進(jìn)行處理。

（3）設(shè)置浪涌保護(hù)器。浪涌保護(hù)器SPD是當(dāng)前輸電線路中一種最為常見的直擊雷防護(hù)裝置，防雷效果良好。不同類型的SPD在防雷原理方面存在一定差異，以間隙式SPD為例，工作原理是氣體放電，即當(dāng)外部電壓過大，超過氣體絕緣強(qiáng)度后，兩級之間的間隙會被擊穿，從原本的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài)，從而將放電管兩級之間的電壓維持在一個相對較低的水平，避免其造成電力設(shè)備損壞。

（4）設(shè)置防弧金具。當(dāng)雷電沖擊放電間隙的距離小于絕緣子放電距離時，雷電沖擊放電會直接發(fā)生在該間隙。而在雷電沖擊放電后，工頻電弧的弧根會在電磁的作用下，從雷電沖擊放電間隙轉(zhuǎn)移到工頻燃弧間隙，避免放電間隙兩端的損壞。將穿刺型防弧金具設(shè)置在架空絕緣導(dǎo)線的絕緣子附近，可以在雷擊發(fā)生，過電壓超過一定數(shù)值時，于穿刺電極和接地電極之間引發(fā)閃絡(luò)，形成相應(yīng)的短路通道，防弧金具上的工頻電弧能夠保護(hù)導(dǎo)線免于燒毀。

（5）安裝避雷線。避雷線是輸電線路防雷中最為基本，同時也是最為有效的措施，可以有效地防止雷電直擊。避雷線的作用主要體現(xiàn)在3個方面：一是分流，能夠在遭遇雷擊時，對流經(jīng)桿塔額定雷電流進(jìn)行削弱，從而降低塔頂電位；二是耦合，可以有效減少線路中絕緣子電壓；三是屏蔽，對導(dǎo)線上存在的感應(yīng)過電壓進(jìn)行削減。通常來講，線路電壓等級越高，避雷線的防雷效果越好，因此，在該區(qū)域中，110kV和220kV輸電線路都需要架設(shè)避雷線。從保證防雷效果的角度，應(yīng)該將避雷線與邊緣導(dǎo)線的保護(hù)角控制在20°～30°，220kV避雷線線路保護(hù)叫應(yīng)該在20°左右[3]。

3 結(jié)語

總而言之，雷擊對于輸電線路的危害非常巨大，做好輸電線路防雷改造，是保障線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段，需要供電公司的重視。在輸電線路防雷改造中，應(yīng)該明確雷電流傳遞的方式，了解輸電線路中影響雷擊的主要因素，結(jié)合線路電壓等級，選擇切實有效的防雷措施，有效降低雷擊災(zāi)害去，確保我國電力事業(yè)的長遠(yuǎn)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 宗偉，吳顯舟，齊祥和，等.220kV輸電線路接地裝置防雷改造研究[J].吉林電力，2015，43（4）：16-20.

[2] 溫小華.35kV輸電線路防雷改造中的技術(shù)分析[J].電子世界，2013（8）：50.

[3] 賈瑩坤，陳錦植，陶鳳源，等.某煤礦輸電線路防雷改造研究[J].電瓷避雷器，2012（6）：111-115.endprint