高心新　祁志平　馮德賓　歐洋　寧航

【摘要】架空輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，由于它暴露在自然之中，故極易受到外界的影響和損害，其中最主要的一個方面是雷擊，架空輸電線路遭遇雷擊，從而影響線路的供電可靠性。因此，采取有效措施降低線路的雷擊跳閘次數(shù)，是確保電網(wǎng)安全運行的一項重要工作。解決線路的雷害問題，要結(jié)合防雷措施從實際出發(fā)因地制宜，綜合治理。

【關(guān)鍵詞】輸電線路 雷擊跳閘 防雷措施

雷電是一種大氣放電的自然現(xiàn)象，產(chǎn)生于積雨云中，積雨云在形成過程中，某些云團帶正電荷，某些云團帶負電荷。它們對大地的靜電感應(yīng)，使地面或建（構(gòu)）筑物表面產(chǎn)生異性電荷，當電荷積聚到一定程度時，不同電荷云團之間，或云團與大地之間的電場強度可以擊穿空氣（一般為25～30 kV/cm），開始游離放電，我們稱之為“先導(dǎo)放電”。在主放電階段里，會出現(xiàn)很大的雷電流（一般為幾十kA至幾百kA），并隨之發(fā)生強烈的閃電和巨響，這就形成了雷電。雷電一般伴有陣雨，有時還會出現(xiàn)局部的大風、冰雹等強對流天氣。強雷暴天氣出現(xiàn)有時還帶來災(zāi)害，如雷擊危及人身和電力設(shè)備安全，當家用電器、計算機機房直接遭雷擊或感應(yīng)雷時將會被損壞，有時還會引起火災(zāi)等。

1. 雷電對電力線路的危害

雷電對輸電線路安全運行危害極大，常常造成絕緣子閃絡(luò)事故，特別在山區(qū)、交通不便的地區(qū)，給巡視、查找故障增加不少困難。高海拔地區(qū)因特殊的地理位置，雷電時常伴有瞬間大風與急雨，極大的風速常常造成高大樹木倒落導(dǎo)線上、輸電線振動、橫向碰擊和倒桿斷線的發(fā)生。如對這些現(xiàn)象處理不及時的話，就會造成電力事故，嚴重時會危機人們生命財產(chǎn)的安全。

電網(wǎng)中的事故以輸電線路的故障占大部分，輸電線路的故障又以雷擊跳閘占的比重較大，尤其是在上面所述的山區(qū)輸電線路中，線路故障基本上是由于雷擊跳閘引起的，據(jù)運行記錄，架空輸電線路的供電故障一半是雷電引起的，所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障，進而降低電網(wǎng)中事故的發(fā)生頻率。

2.輸電線路遭受雷擊的幾種情況

雷擊，實際上就是雷云電荷向大地的突然渲泄，當雷電作用于輸電線路上，將造成沖擊過電壓。因這種過電壓是由于大氣中的雷電作用引起的，故稱之為大氣過電壓，又由于這種過電壓的能量是來自電力系統(tǒng)外部，故又稱之為外部過電壓[1]。直擊雷過電壓通常發(fā)生于桿塔頂部、避雷線檔距中央、導(dǎo)線上。直擊雷過電壓按照雷擊線路的部位不同，又可分為反擊、繞擊雷電過電壓兩種情況。

2.1 反擊雷電過電壓

雷擊線路桿塔或避雷線時，雷電流通過雷擊點阻抗使得該點對地電位大大升高，當雷擊點與導(dǎo)線之間的電位差超過線路絕緣的沖擊放電電壓時，會對導(dǎo)線發(fā)生閃絡(luò)，使導(dǎo)線出現(xiàn)過電壓，由于桿塔或避雷線的電位（絕對值）高于導(dǎo)線，因此稱之為反擊。當雷電流擊中輸電桿塔塔頂時，大部分雷電流沿桿塔流入大地，由于桿塔、避雷線波阻抗及接地電阻的存在，雷電流流過桿塔進入大地時，會在桿塔上產(chǎn)生很大的壓降，使塔頂、橫擔的電位陡升。當絕緣子串兩端所承受的電位差超過其沖擊閃絡(luò)電壓時，絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)，導(dǎo)致輸電線路發(fā)生接地故障。

2.2 繞擊雷電過電壓

雷電直接擊中導(dǎo)線（無避雷線）或繞過避雷線（屏蔽失效）擊中導(dǎo)線，直接在導(dǎo)線上引起過電壓，這種形式的雷擊通常稱為繞擊。當雷電流直接擊中輸電導(dǎo)線時，由于大量雷電流注入，導(dǎo)致輸電線路對地電壓陡升。當絕緣子串兩端承受的電位差大于絕緣子串沖擊閃絡(luò)電壓時，絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)，導(dǎo)線通過桿塔對地放電。繞擊發(fā)生時，雷電流首先直接作用于導(dǎo)線。因此繞擊時導(dǎo)線的電流行波全部為雷電流分量，不存在類似反擊的電磁耦合分量。

3. 輸電線路雷擊跳閘的原因

3.1 雷擊跳閘的原因

除了雷電活動頻率升高，桿塔接地電阻、地形地貌、避雷線保護角等都是引發(fā)輸電線路雷擊跳閘的重要原因。

3.1.1 有些地區(qū)受地形的限制，桿塔位于山坡或山頭上，大檔距數(shù)量較多，沿線路平行架設(shè)耦合地線的措施往往很難實現(xiàn)，因此線路遭受繞擊概率隨著上升。

3.1.2近年來同桿架設(shè)線路逐步增多，線路桿塔的全高有了大幅度增加，對于高桿塔而言，其引雷的概率和繞擊的概率有所增加，反擊耐雷水平不斷下降，因此，雷擊跳閘率也會有所增加。

3.1.3 合成絕緣子具有免維護、耐污能力強的優(yōu)點，在220千伏輸電線路上受到了廣泛的應(yīng)用，但受到桿塔尺寸的限制，合成絕緣子爬電距離無法無限制的增加，在加上運行多年的合成絕緣子表面已呈現(xiàn)老化狀態(tài)，其雷電沖擊耐受電壓比相應(yīng)的玻璃絕緣子要低，因此耐雷水平要比玻璃絕緣子的耐雷水平要低。

4.防雷措施

4.1 降低桿塔接地電阻

線路因長年運行于慌慌郊野外，受氣候和土壤、環(huán)境的影響，接地網(wǎng)會不同程度的銹蝕和外力破壞，每隔一定時間，必須對其進行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，及時改造，確保地網(wǎng)的完好和合格。具體實施辦法如下：

1）組織線路人員進行桿塔接地電阻、土壤電阻率測量和檢查接地裝置的完好性。

2）對雷擊重點線路進行接地電阻普查測量，根據(jù)普測的情況對雷擊重點區(qū)域，雷擊頻發(fā)性桿塔接地裝置進行重點改造;對變電站終端及連續(xù)5基桿塔接地電阻不合格者進行重點改造，降低接地電阻。

3）對線路接地引下線被盜嚴重的區(qū)域桿塔接地引下線采用扁鋼作為引下線進行改造，確保桿塔全年接地可靠。

4）針對不同的地形、地質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)情況采取垂直、環(huán)形和水平復(fù)合接地體進行改造，以保持各季節(jié)接地電阻合格。

5）對超高土壤電阻率的桿塔接地網(wǎng)，采用換低土壤電阻率的土進行埋設(shè)，或采取延伸接地，將接地網(wǎng)引伸到低土壤電阻率的地方進行集中接地，降低接地電阻。

4.2 全線架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線是輸電線路最基本的防雷措施，避雷線可降低輸電線路絕緣所承受的過電壓幅值。當雷電直擊于輸電線路時，避雷線將雷電流引入大地，由于接地電阻值大小有所不同，因而在桿塔頂造成不同的電位。為了提高避雷線對導(dǎo)線的屏蔽效果，減少繞擊率，避雷線對邊導(dǎo)線的保護角應(yīng)盡量小，一般范圍在20°—30°之間，特殊桿塔出現(xiàn)0°或負角保護。

4.3 加強線路絕緣

由于輸電線路個別地段需采取大跨越高桿塔（如;跨河桿塔），這就增加了桿塔落雷的機會。高塔落雷時塔頂電位高，感應(yīng)過電壓大，而且受繞擊的概率也比較大。在高海拔地區(qū)和雷電活動強烈地段，也存在這樣的情況，為了降低線路跳閘率，可在高桿塔上或特殊地段增加絕緣子串片數(shù)，加大大跨越檔導(dǎo)線與底線之間的距離，以加強線路絕緣。在35kV及以下的線路可采取瓷橫擔等沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子來降低雷擊跳閘率。增加絕緣子片數(shù)，導(dǎo)致塔頭間隙相應(yīng)增大，增加塔頭尺寸和絕緣費用。

結(jié)束語

輸電線路防雷是一項復(fù)雜而又意義重大的綜合性的工作，由于雷電現(xiàn)象的復(fù)雜性和雷電活動的分散性，雷擊幾率受制約因數(shù)的多樣性，它的危害不可能完全消除和避免，我們只有不斷努力去探索和嘗試，使危害程度降到最低限度，更需要線路運行管理單位在科學(xué)的實踐中不斷的總結(jié)經(jīng)驗、深入的研究探索，通過大量論證和實驗制定出有效的方法和對策，在確定輸電線路防雷方案時，全面考慮輸電線路的重要程度，系統(tǒng)運行方式，所處地區(qū)雷電活動的強弱，地形地貌的特點及土壤電阻率的高低等條件，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟比較的結(jié)果。因地制宜，采取合理的綜合防雷保護措施，是今后防雷保護的一個主要研究方向;對于易發(fā)生雷擊地區(qū)應(yīng)該進一步研究和完善適合于本地區(qū)的防雷新技術(shù)，是防雷保護的又一主要研究方向。

參考文獻

1、周澤存.高電壓技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，1991.

2、解廣潤.電力系統(tǒng)過電壓[M].北京：水利電力出版社，1985.