黃中華

摘 要：隨著電力建設(shè)在我國(guó)的快速發(fā)展，因此對(duì)高壓輸電線路供電可靠性要求也越來越高。高壓輸電線路通常情況下都暴露在野外，具有分布廣、線路長(zhǎng)等特點(diǎn)，很容易受氣候與地形條件的影響，遭雷擊的情況也時(shí)有發(fā)生。因此提高高壓輸電線路的防雷性能，提升高壓線路的運(yùn)行水平，是當(dāng)下研究高壓線路保護(hù)的重要工作。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路;雷電干擾成因;措施

前言

如何減少雷擊對(duì)線路設(shè)備及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行所造成的危害是線路防雷工作重點(diǎn)，概述了輸電線路雷電干擾的基本情況，并對(duì)輸電線路雷電干擾進(jìn)行了技術(shù)分析，對(duì)輸電線路防雷措施問題進(jìn)行了探討，提出了輸電線路綜合防雷措施。

1 輸電線路被雷電干擾的原因

對(duì)電氣設(shè)備絕緣油破壞作用的電壓都被稱為過高壓，地面建筑物和構(gòu)筑物和電力系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備遭受雷電感應(yīng)或直接雷擊時(shí)產(chǎn)生的過電壓則被稱為大氣過電壓，其能量來源于電力系統(tǒng)之外，因此又被稱為外部過高壓，外部過高壓對(duì)輸電線路影響非常大。雷電的出現(xiàn)有兩種原因，一是雷云與地面物體間的放電現(xiàn)象，被稱為地閃;二是雷云間的放電現(xiàn)象，這種被稱為云閃。地閃對(duì)輸電系統(tǒng)有嚴(yán)重的威脅，輸電線路在遭受雷擊后，其自身絕緣會(huì)被擊穿，致使相與相或相與地之間的短路，又因?yàn)榇蟛糠值母邏弘娋W(wǎng)都是直接接地系統(tǒng)，當(dāng)遭遇雷擊后，線路會(huì)直接跳閘，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成嚴(yán)重破壞。為此，對(duì)雷電活動(dòng)及其防護(hù)問題一直引起人們的關(guān)注。大多數(shù)雷云放電是發(fā)生在雷云之間，并且對(duì)地面沒有直接影響，而雷云對(duì)地放電雖然占的比例不大，但一旦發(fā)生，就有可能帶來較嚴(yán)重的危害。雷擊輸電線路造成開關(guān)跳閘停電，同時(shí)雷擊線路產(chǎn)生的過電壓沿線路侵入變電所，又是造成變電所主要電氣設(shè)備絕緣損壞的主要因素。

2 高壓輸電線路雷電抗干擾措施

2.1防繞擊雷避雷針的技術(shù)原理

當(dāng)雷電云層形成時(shí)，云層與地面之間產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，此電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)會(huì)使地面凸起部分或金屬部件上開始出現(xiàn)電暈放電，當(dāng)雷電云層內(nèi)部形成一個(gè)下行先導(dǎo)時(shí)，雷電放電過程便開始了，下行先導(dǎo)電荷以階梯形式向地面移動(dòng)，下行先導(dǎo)攜帶著的電荷使地面建立起電場(chǎng)[1]。此時(shí)從地面的建筑物或物體產(chǎn)生一個(gè)上行的先導(dǎo)，此上行先導(dǎo)向上傳播一直到與下行先導(dǎo)會(huì)合，此時(shí)，閃電電流便流過所形成的通道，地面上的其他建筑物可能會(huì)生成好幾個(gè)上行先導(dǎo)與下行先導(dǎo)會(huì)合的第一個(gè)上行先導(dǎo)決定了雷擊點(diǎn)的位置。而輸電線路自控防繞擊避雷針串聯(lián)了小間隙，間隙的存在相當(dāng)于在避雷針上串聯(lián)了一個(gè)電容，在足夠高的雷云場(chǎng)強(qiáng)下，小間隙兩極積累電荷，當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)超過小間隙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)將小間隙擊穿，產(chǎn)生一個(gè)比普通避雷針更快的上行先導(dǎo)，因而能夠比普通避雷針更加容易吸引雷擊。

2.2降低桿塔的接地電阻

桿塔接地電阻是影響塔頂電位的重要參數(shù)，對(duì)于一般高度的桿塔，當(dāng)桿塔型號(hào)、尺寸與絕緣子型號(hào)和數(shù)量確定后，降低桿塔接地電阻對(duì)提高架空送電線路耐雷水平、減少反擊概率是非常有效的[2]。當(dāng)桿塔型式、尺寸和絕緣子型式、數(shù)量確定后，影響線路反擊耐雷水平的主要因素則是桿塔接地電阻的阻值。各種電壓等級(jí)，線路耐雷水平均隨桿塔接地電阻的增加而降低。依據(jù)雷電流幅值累計(jì)概率分布的固有特點(diǎn)：低幅值雷電流出現(xiàn)的概率明顯大于高幅值雷電流出現(xiàn)的概率。由此可知，隨著系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的提高，桿塔接地電阻的作用將變得更加重要。根據(jù)不同的地形、土質(zhì)，采取不同的改造接地網(wǎng)的技術(shù)方法，可有效降低所改造桿塔的接地電阻。實(shí)踐證明，改造接地電阻是很有效的防雷改進(jìn)措施。

2.3防繞擊避雷針的設(shè)計(jì)

針對(duì)實(shí)踐中的繞擊特點(diǎn)，在采取防繞擊措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮以下幾個(gè)方面的問題：耐雷水平遠(yuǎn)高于實(shí)際雷電活動(dòng)強(qiáng)度的接地體設(shè)計(jì)過程中，可通過高空攔截方式，以保證其不進(jìn)入到接地體繞擊區(qū)范圍之內(nèi);第二，針對(duì)那些需要防止反擊和繞擊的接地體，可通過降低雷電先導(dǎo)，對(duì)接地體閃擊高度進(jìn)行準(zhǔn)確定位。同時(shí)，在接地體的相應(yīng)面可以安裝一些接閃設(shè)備，比如在線路桿塔的側(cè)面位置安裝防繞擊全屏蔽防雷裝置，并以此對(duì)進(jìn)入到接地體側(cè)面卻屏蔽實(shí)效的雷電先導(dǎo)實(shí)施防繞擊;地線上也可以裝設(shè)相應(yīng)避雷針，這對(duì)直擊雷、反擊雷的防范具有非常重要的作用[3]。

避雷針的攔截效率與被保護(hù)結(jié)構(gòu)、雷電通道、極性以及電荷分布和先導(dǎo)電位、避雷針的數(shù)量、大氣條件等因素具有非常密切的關(guān)系。一般而言，大氣條件的影響主要表現(xiàn)在空氣溫度、適當(dāng)越高，所布設(shè)的避雷針設(shè)備保護(hù)效果就越不明顯;同時(shí)放電定位高度越大，避雷針的攔截范圍也就會(huì)隨之增大，保護(hù)范圍也會(huì)隨之增大?；谝陨戏治?，筆者認(rèn)為實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)注意一下幾個(gè)方面的問題：首先超過雷電先導(dǎo)定位高度所布設(shè)的避雷針等設(shè)備，難以對(duì)避雷針下方先導(dǎo)的接地體閃擊進(jìn)行有效防范，基于此，建議在接地體的側(cè)面適當(dāng)位置安裝一些接閃針。其次，不同方位避雷針出現(xiàn)定位迎面先導(dǎo)的方位也存在著一定的差異性。比如垂直方向上的避雷針比較容易實(shí)現(xiàn)接閃高空，因此最好不要將其安裝在輸電線路上，特別是已經(jīng)布設(shè)避雷線的輸電線路，以免將高幅值雷云引到輸電桿塔之上，造成嚴(yán)重后。同時(shí)，可在桿塔上安裝適當(dāng)?shù)膫?cè)面接閃針，這樣可以有效防范其進(jìn)入到桿塔側(cè)面的避雷線屏蔽實(shí)效區(qū)，引發(fā)低空雷電先導(dǎo)問題，并對(duì)避雷線屏蔽不足問題進(jìn)行彌補(bǔ)。再次，可有效防止高空和高幅值先導(dǎo)對(duì)接地體造成直擊，同時(shí)這也是高建筑結(jié)構(gòu)防雷作業(yè)的關(guān)鍵所在。對(duì)于搞建筑結(jié)構(gòu)頂端而言，一定要嚴(yán)格按照要求安裝相應(yīng)的雷電接閃設(shè)備，沒有必要必須將高空大范圍的雷云全部吸引過來。對(duì)于周圍較空曠區(qū)域的超高建筑結(jié)構(gòu)而言，實(shí)踐中為有效防范低空小雷電先導(dǎo)繞擊問題，建議在建筑結(jié)構(gòu)的中部位置安裝適量的側(cè)向防繞接閃設(shè)備。

2.4裝設(shè)自動(dòng)重合閘

眾所周知，山區(qū)的輸電線路，特別是架設(shè)在雷電活動(dòng)頻繁的山上的線路，線路雷擊跳閘是不可避免的，重合閘裝置是則不失為線路防雷的好辦法。這樣可提高重合閘裝置動(dòng)作的可靠性，有效地保證雷擊跳閘后的供電可靠性。雙回線路雷擊同時(shí)跳閘次數(shù)約占總雷擊跳閘的70%，為此應(yīng)盡量減小雷電反擊造成的同塔雙回線路同時(shí)跳閘率（雷電繞擊因雷電流較小，一般不造成雙回線路跳閘），可在原有的同塔雙回線路桿塔上采用不平衡絕緣方式，即在其中一回線路中增加2片絕緣子，來提高該回線路的耐雷水平，而另一回線路保持原有絕緣水平不變。這樣，雷擊桿塔時(shí)弱絕緣的一回線路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線又相當(dāng)于地線，增加了對(duì)強(qiáng)絕緣回路導(dǎo)線的耦合作用，使其不跳閘。

總結(jié)

線路遭雷擊是不可避免的，如何減少雷擊對(duì)線路設(shè)備及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行所造成的危害是線路防雷工作的重點(diǎn)。加強(qiáng)對(duì)線路雷擊的分析，通過對(duì)運(yùn)行線路所經(jīng)過地區(qū)雷電活動(dòng)的觀察測(cè)，累計(jì)雷暴日、年平均落雷密度、氣象條件、雷電反擊和繞擊跳閘率、雷擊部位、接地電阻、邊導(dǎo)線保護(hù)角等基礎(chǔ)資料，開展線路雷擊跳閘的調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、分析，為線路的設(shè)計(jì)、技術(shù)改造提供技術(shù)依據(jù)，同事不斷探索防雷技術(shù)手段，大力推廣行之有效的防雷措施，使雷電對(duì)電網(wǎng)造成的危害降到最小。

參考文獻(xiàn)：

[1]何大勇.高壓輸電線路的絕緣配置以及防雷保護(hù)分析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017，（30）：47+45.

[2]郭明偉.試論高壓輸電線路綜合防雷措施的研究與應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2017，（19）：173.

[3]李艷飛.高壓輸電線路的防雷保護(hù)及其絕緣配合探究[J].無線互聯(lián)科技，2017，（19）：8-9.

（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司宜賓供電公司，四川 宜賓644000）