陳秀蓮 陳 怡

（內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟氣象局，內(nèi)蒙古 阿拉善 750306）

山區(qū)架空配電線路作為山區(qū)電力系統(tǒng)向用電用戶傳輸電力的重要電力設(shè)施，可實(shí)現(xiàn)對(duì)地方居住居民與山區(qū)附近居民提供供電支撐。但綜合對(duì)地區(qū)的現(xiàn)行供電情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在常發(fā)性雨季，架空的配電線路會(huì)常受到雷電等外界環(huán)境因素的干擾，出現(xiàn)突發(fā)性故障，加之由于當(dāng)前山區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平較低，配電線路在建設(shè)時(shí)本身存在的諸多問題，這些問題均在不同程度上影響了供電單位對(duì)地方居住群體的供電服務(wù)，甚至在一定程度上使線路的運(yùn)行受到威脅。而一旦地區(qū)出現(xiàn)雷電現(xiàn)象，不僅在某種程度上對(duì)地方居住群體的日常生活造成干預(yù)，同時(shí)還會(huì)在一定程度上造成巨額的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。發(fā)生雷擊時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)三種不同情況，分別為擊中避雷線、擊中桿塔、擊中導(dǎo)線。盡管我國電力產(chǎn)業(yè)在市場不斷發(fā)展中呈現(xiàn)一種新的發(fā)展趨勢，但在對(duì)其的深度調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，其運(yùn)行受到電力雷擊現(xiàn)象的影響屬于一種隨機(jī)行為，是無法預(yù)測或直接規(guī)避的，只能在供電過程中，采取有效的措施，對(duì)此種現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)防，從而降低雷擊現(xiàn)象的發(fā)生概率，當(dāng)雷害事故一旦發(fā)生，對(duì)于通電線路以及各類輸電設(shè)施而言，都會(huì)造成嚴(yán)重危害，最終導(dǎo)致周圍供電中斷，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的火災(zāi)事故和觸電事故[1]。因此，針對(duì)雷害事故可能會(huì)造成的嚴(yán)重后果，本文開展山區(qū)架空配電線路防雷接地技術(shù)研究。

1 山區(qū)架空配電線路防雷接地技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 安裝線路型避雷器

為了確保在雷暴天氣山區(qū)架空配電線路依然能夠保持穩(wěn)定地運(yùn)行，本文采用在終端供電線路上安裝避雷裝置的方式，初步降低雷電現(xiàn)象對(duì)供電行為的負(fù)面干預(yù)，在此過程中，可將避雷設(shè)備與電路絕緣板進(jìn)行并聯(lián)連接，避免由于突發(fā)性故障導(dǎo)致避雷效果降低，從而減小在該線路上通過的電流以及電壓。針對(duì)傳統(tǒng)接地技術(shù)存在的問題，將其避雷器改為線路型避雷器，在容易受到雷擊或接地電阻降低困難的區(qū)域內(nèi)安裝基于線路型的避雷設(shè)備。安裝示意圖如圖1 所示。

圖1 雷器安裝示意圖

同時(shí)，安裝線路型避雷器可將線路桿塔的耐雷水平提高到200kA～300kA，確保在絕緣子串上不會(huì)出現(xiàn)散落現(xiàn)象。完成對(duì)避雷器的安裝后，還需要對(duì)側(cè)向避雷針進(jìn)行安裝[2]。通常情況下，避雷針應(yīng)當(dāng)安裝在山區(qū)架空配電線路桿塔上，其主要作用是進(jìn)一步提高避雷線對(duì)雷擊的吸引能力，從而擴(kuò)大雷暴天氣避雷線對(duì)配電線路的保護(hù)范圍。針對(duì)當(dāng)前山區(qū)架空配電網(wǎng)中已經(jīng)投入使用的線路，應(yīng)當(dāng)在輸電線路上安裝側(cè)向避雷針[3]。根據(jù)實(shí)際需要，可直接購買已經(jīng)成型的防繞擊側(cè)向避雷針，并按照說明將其安裝在輸電線上。在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)其中的先導(dǎo)設(shè)備向著地面的方向傳導(dǎo)時(shí)，可通過調(diào)控輸電線高度的方式，使雷電與地面之間存在一定距離，在此種條件，可認(rèn)為此時(shí)輸電線路之間的交互作用可能會(huì)形成一個(gè)隱性電場，而其中避雷針的作用，便是使此種后期形成的電場發(fā)生畸變，將傳導(dǎo)到空間中的雷電，在受到干預(yù)后，傳導(dǎo)到地層，以此減少在線路上形成的電壓或電流。綜合考慮山區(qū)架空配電線路上連接的電氣設(shè)備性能，在其實(shí)際運(yùn)行過程中，各類電氣設(shè)備可能會(huì)由于承受電壓、保護(hù)裝置特性等多個(gè)方面的影響使得避雷器的性能發(fā)生改變，因此為了進(jìn)一步提高絕緣效果，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣配合的進(jìn)一步優(yōu)化[4]。為進(jìn)一步探究各類電氣設(shè)備的具體絕緣性能，可通過1min 工頻耐壓的方式對(duì)其進(jìn)行測試，通過測試得出的結(jié)果判斷設(shè)備對(duì)雷電、操作過電壓等耐受情況，以此為后續(xù)接地操作提供更科學(xué)的依據(jù)。在選擇絕緣子串片數(shù)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保在雷暴天氣時(shí)依然具備良好的機(jī)電強(qiáng)度，能夠確保在惡劣的環(huán)境當(dāng)中，依然不會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象。針對(duì)個(gè)別桿塔所處易擊區(qū)域或接地土壤的電阻率較高的環(huán)境可考慮進(jìn)一步增加絕緣子串的數(shù)量，以此確保過電壓的需要。

圖2 接地模塊側(cè)視剖面圖

1.2 架空配電線路桿塔接地

在完成上述相關(guān)工作的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步降低桿塔接地的電阻值，可采用提高線路耐雷水平的方式，對(duì)終端線路進(jìn)行處理，降低由于雷擊導(dǎo)致的電路跳閘問題。因此，在對(duì)終端架設(shè)的配電線路桿塔進(jìn)行接地處理，需要明確按照接地標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。針對(duì)山區(qū)經(jīng)常遭受雷擊的桿塔以及架空線路，需要在其區(qū)域范圍內(nèi)加強(qiáng)并改善現(xiàn)有接地裝置，并對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷其是否具備接地電阻的數(shù)值要求，可以采用新型接地體或減小土壤當(dāng)中的電阻率的方式實(shí)現(xiàn)。

針對(duì)土壤電阻率在100Ω.m～300Ω.m 范圍內(nèi)的山區(qū)，線路應(yīng)當(dāng)在傳統(tǒng)典型設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上增加新的接地體。在對(duì)接地體的數(shù)量進(jìn)行選擇時(shí)，需要根據(jù)山區(qū)實(shí)際環(huán)境對(duì)其電阻阻值進(jìn)行測定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其有效調(diào)節(jié)。當(dāng)土壤電阻率在300Ω.m～2000Ω.m 范圍內(nèi)的山區(qū)，應(yīng)當(dāng)采用鋼絞線進(jìn)行水平敷設(shè)的方式實(shí)現(xiàn)接地操作。對(duì)于土壤電阻率超過2000Ω.m的山區(qū)，應(yīng)當(dāng)采用接地網(wǎng)對(duì)架空配電線路桿塔進(jìn)行接地[5]。根據(jù)實(shí)際情況，以工頻接地電阻作為參考，計(jì)算得出沖擊接地電阻阻值，進(jìn)而得出在進(jìn)行架空配電線路桿塔接地應(yīng)當(dāng)設(shè)置的工頻接地電阻參數(shù)，其計(jì)算公式如公式（1）所示：

公式（1）中，R 表示為桿塔工頻接地電阻參數(shù)；ρ表示為接地線路密度；L 表示為接地線路長度；h 表示為架空配電線路桿塔高度；d 表示為架空配電線路桿塔寬度。同時(shí)，在實(shí)際接地過程中，應(yīng)當(dāng)按照桿塔接地電阻規(guī)定，對(duì)每個(gè)桿塔的工頻接地電阻進(jìn)行測定，具體如表1 所示。

根據(jù)上述公式，計(jì)算得出桿塔工頻接地電阻參數(shù)，并結(jié)合表1 中規(guī)定的內(nèi)容，完成對(duì)架空配電線路桿塔的接地操作，確保桿塔接地的合理性。

表1 架空配電線路桿塔接地電阻表

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文上述提出的山區(qū)架空配電線路防雷接地技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中是否能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)配電線路的防雷保護(hù)，選擇以某山區(qū)電線典型雷擊案例為例，針對(duì)其進(jìn)行分析并按照本文上述設(shè)計(jì)思路找出正確的接地措施，從而判斷是否能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電路跳閘率的降低。本文選擇的山區(qū)架空配電線路雷擊事故中線路全長為38.26km，為雙回路架設(shè)結(jié)構(gòu)。當(dāng)出現(xiàn)雷擊時(shí)，線路避雷器產(chǎn)生作用，并分相差流保護(hù)，輸電線路B、C 相出現(xiàn)跳閘事故，造成了周圍居民區(qū)大面積停電。出現(xiàn)雷擊事故的主要原因是雷暴挑起，B 相導(dǎo)線距懸垂線1250mm 位置被雷擊，在C相合成絕緣子以及橫擔(dān)上也存在被雷擊的放電痕跡。針對(duì)這一雷擊事故問題，引入本文上述提出的山區(qū)架空配電線路防雷接地技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行防雷保護(hù)，并對(duì)后續(xù)具體應(yīng)用中的電路跳閘情況進(jìn)行記錄，得出如表2 所示結(jié)果。

表2 山區(qū)架空配電線路跳閘記錄表

從表2 中得出的數(shù)據(jù)可以看出，在近90 天的記錄中僅在7月16～7 月31 雷暴天氣高發(fā)時(shí)B 相和C 相出現(xiàn)了一次跳閘現(xiàn)象，并且跳閘后迅速完成了調(diào)整，沒有造成更加嚴(yán)重的事故發(fā)生。因此，通過上述記錄結(jié)果可以進(jìn)一步證明，本文提出的山區(qū)架空配電線路防雷接地技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效降低線路跳閘率，為山區(qū)架空配電線路的平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。

結(jié)束語

本文針對(duì)山區(qū)架空配電線路防雷接地進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并通過對(duì)山區(qū)配電線路在近幾年出現(xiàn)的雷擊跳閘事故及出現(xiàn)原因分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)山區(qū)環(huán)境復(fù)雜，桿塔接地電阻偏大等問題，提出一種全新的接地技術(shù)，并通過將該技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的山區(qū)架空配電線路當(dāng)中證明了該技術(shù)的應(yīng)用能夠有效減小線路的跳閘率，從而為架空配電線路在雷暴天氣的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。同時(shí)，在實(shí)際開展防雷工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)從線路施工的設(shè)計(jì)源頭出發(fā)，在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到架空配電線路的保護(hù)角，盡可能采用零保護(hù)角的方式，進(jìn)一步擴(kuò)大本文上述選擇的線路型避雷器的保護(hù)范圍，從而減少雷電繞擊的可能，對(duì)于山區(qū)、丘陵地帶的架空配電線路的穩(wěn)定運(yùn)行具有更高的現(xiàn)實(shí)意義。