論輸電線路雷擊的分類防治

張 浩

亳州供電公司輸電運檢工區(qū)，安徽亳州，236800

輸電線路遍布城鄉(xiāng)，點多、線長、面廣，雷擊是威脅輸電線路安全運行的較為嚴重的一種自然現(xiàn)象，是輸電線路發(fā)生故障的主要原因，如何降低輸電線路雷擊故障是線路運維單位的主要任務。梳理、分析雷電形成的原因，可以制定有效的預控措施。

1 雷電的形成

雷雨季節(jié)的空中云層因帶有大量的電荷，對大地產(chǎn)生靜電感應，雷云下方90%以上為負電荷，此時，大地及附屬物上感應出異性電荷，雷云與大地如同一個巨大的電容器。當云中電荷密集處的電場達到25～30 kV/cm時(即空氣擊穿強度)，其空氣被電離成通道，形成由雷云對地先導放電，其放電現(xiàn)象成跳躍式進行，至地面附件時，使先導放電通道成為主放電通道，地面感應的巨大電荷沿主放電通道進入云端中和，便形成雷電[1]。

2 雷電的特點及易擊點

雷電比較容易擊中地面的突出物。輸電線路高跨于野外，因此，架空輸電線路越長、對地距離越大，遭受雷擊概率越大。傳統(tǒng)上雷電強度用雷暴日(在氣象站內(nèi)觀察到閃電雷聲的觀察日稱為雷暴日)來統(tǒng)計，與雷電次數(shù)無關(guān)。但雷暴日是按照一天內(nèi)只要有一次雷暴來定義的，未表明在這一個雷暴日內(nèi)雷電活動持續(xù)時間或雷擊密度。所以，靠雷暴日來預測架空輸電線路雷擊頻率不夠科學，因此用年平均落雷密度能更精確地反映架空輸電線路雷擊頻率[2]。運行發(fā)現(xiàn)，線路遭受雷擊不是均勻分布的，而是有的桿塔和線段雷擊概率高，有的桿塔和線段長期無雷擊。這些易遭受雷擊的桿塔和線段稱為易擊點和易擊段。容易遭受雷擊的地點有：土壤電阻率較小的地方，如地下有金屬礦床的地區(qū)、河岸；具有土壤電阻率差異較大的交接地段。因此，運行單位需要梳理、完善易擊點或是易擊段線路臺帳，做好這些地點輸電線路的防雷措施。

3 雷電的分類和對架空輸電線路的危害

雷電直接擊中導線、避雷線、桿塔頂部的稱為直擊雷。雷擊架空輸電線路引起的絕緣閃絡主要分為反擊閃絡和繞擊閃絡。

當雷電擊中線路附件地面或建筑物時，導線上感應積聚的電荷會產(chǎn)生很高的感應電壓，從而導致空氣間隙擊穿稱為感應雷。感應雷閃絡跳閘一般發(fā)生在35 kV以下線路。

3.1 反擊的概念及應對措施

雷擊塔頂或避雷線時，雷電流通過塔體和接地體，由于桿塔電阻和接地電阻的存在，使塔體電位升高，同時在相導線上產(chǎn)生感應過電壓。如果塔體升高的電位和相導線感應過電壓合成的電位差超過線路絕緣閃絡值，就會發(fā)生閃絡，這種閃絡稱為反擊閃絡(簡稱反擊)。反擊一般表現(xiàn)為多相、多回閃絡。

衡量反擊雷電流臨界值稱為耐雷水平。送電線路的耐雷水平與絕緣子串的50%沖擊放電電壓、雷電流強度和桿塔的沖擊接地電阻三個因素有關(guān)。一般來說，線路絕緣子串的50%沖擊放電電壓是固定的，雷電流強度與地理位置、氣象條件有關(guān)。因此，對于裝有避雷線的線路，降低接地電阻是提高輸電線路耐雷水平的最有效措施之一。2012年，亳州供電公司對18條220 kV輸電線路桿塔接地電阻進行測量，共測量桿塔1 650基，銹蝕開挖檢查200基，其中發(fā)現(xiàn)不合格35基，針對接地電阻不合格的桿塔進行改造，從而有效管控了線路反擊事故。

另外，架設(shè)避雷線是防雷保護最基本的措施之一。避雷線的防護作用是：①攔截雷電直擊導線；②避雷線的分流作用，避雷線根數(shù)越多，分流作用越大，耐雷水平越高；③避雷線與導線之間的電磁耦合作用，降低了線路絕緣兩端的電位差，提高了耐雷水平。有避雷線的線路還應防止雷擊檔距中央時反擊導線。按照設(shè)計要求，15℃無風時，檔距中央導線與避雷線間的距離宜滿足式(1)的要求。

S=0.012L+1

(1)

式中，S為導線與避雷線間的距離，單位是m;L為檔距長度，單位是m。

同時，桿塔上兩根避雷線間距離不應超過導線與避雷線間垂直距離的5倍。

3.2 繞擊的概念及應對措施

當雷電繞過架空避雷線而直接擊中某相導線時稱為繞擊。由于絕緣子串是桿塔耐雷水平最低的部件，所以很小的雷電流就會引發(fā)沿絕緣子串閃絡的接地跳閘。因此，運行線路上多數(shù)雷擊跳閘均由繞擊引起(220 kV及以上線路，繞擊跳閘達到90%以上)。雷擊相導線頻率與雷擊線路頻率之比稱為繞擊率。繞擊一般表現(xiàn)為單相閃絡。

一般情況下，避雷線保護角(在桿塔和橫擔的鉛垂面內(nèi)，避雷線與外側(cè)導線連線和避雷線對地垂線之間的夾角α稱為保護角)越大，繞擊率越大；桿塔越高，繞擊率越大。單避雷線保護角一般不大于30°，雙避雷線可為20°及以下，500 kV一般不大于15°，地線保護角減少對線路遭受雷擊的概率減少10倍左右。

增加絕緣子片數(shù)或減小地線保護角對降低繞擊跳閘最有效。減少保護角可以采取桿塔升高改造，或是易擊段設(shè)計時適當減少保護角，對于高等級線路采用零保護角或負保護角設(shè)計。

在多雷區(qū)和易擊點、大跨越桿塔上安裝線路型金屬氧化物避雷器，避雷器與相導線絕緣子串并聯(lián)，可以防護線路絕緣雷擊(包括反擊和繞擊)閃絡。2011年，亳州供電公司在220 kV蒙丁2747/2748線路加裝了10套輸電線路防繞擊避雷針和9套線路型避雷器。

運維單位應加大輸電線路雷害治理力度，開展差異化防雷改造，進一步提高輸電線路防雷技術(shù)。

參考文獻：

[1]應偉國.架空線路狀態(tài)運行檢修技術(shù)問答[M]. 北京：中國電力出版社，2010：167-185

[2]王清葵.送電線路運行和檢修[M].北京：中國電力出版社，2008：89-92