淺析架空輸電線路防雷措施

張廷瑞

（內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司阿拉善電業(yè)局，內(nèi)蒙古 阿拉善盟750300）

0 引言

作為輸變電過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，架空輸電線路延綿分布在曠野之上，這使其極易遭到雷擊。長期以來，架空輸電線路的防雷一直是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定供電，提高輸電線路穩(wěn)定性的重要工作內(nèi)容。做好輸電線路的防雷設(shè)計(jì)工作應(yīng)該從輸電線路自身的抗雷擊性能方面著手，這樣不但能夠保證輸電線路的正常工作，同時(shí)還有利于變電所和發(fā)電廠的正常安全運(yùn)行。本文對(duì)當(dāng)前架空輸電線路的防雷方法進(jìn)行了概述，分析了架空線路桿塔接地存在問題的主要原因，最后提出了針對(duì)架空輸電線路的一些綜合防雷措施，以期能夠提高架空輸電線路的防雷、抗雷擊能力。

1 架空輸電線路防雷措施概述

利用架空輸電線路可以將電能分散輸送到各個(gè)不同地區(qū)的電力需求用戶。同時(shí)，架空輸電線路還將各個(gè)不同區(qū)域的發(fā)電站、變電站以及電力用戶連接起來，形成了一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)電力輸送和交換的多級(jí)電力網(wǎng)絡(luò)。部分架空輸電線路的長度有時(shí)可以達(dá)到數(shù)百公里甚至更長，因此一旦架空輸電線路由于故障出現(xiàn)跳閘時(shí)將難以確定其具體位置。導(dǎo)致架空輸電線路跳閘的原因有很多，而雷擊則是其中的主要因素。所以，針對(duì)架空輸電線路的雷擊特征制定切實(shí)有效的防雷措施就顯得尤為重要。

任何防雷措施都離不開接地系統(tǒng)，做好架空輸電線路防雷工作的一個(gè)核心問題就是做好接地工作。輸電線路桿塔良好的接地裝置就是架空輸電線路防雷的一個(gè)重要措施，通過良好的接地裝置可以保證雷擊電流能夠被引入地下，確保線路設(shè)備不受雷擊影響和損壞，進(jìn)而確保輸電線路不出現(xiàn)跳閘。此外，為架空線路設(shè)置避雷針、避雷線也是一種有效的防雷措施，通過避雷針、避雷線可以避免雷電直擊電纜，防止過電壓破壞電纜的絕緣性。在雷電擊中避雷針、避雷線后，雷電流將沿著它們進(jìn)入大地，這就保證了架空線路的安全。與此同時(shí)，雷電流在避雷針、避雷線中傳導(dǎo)時(shí)，還會(huì)與線路導(dǎo)線通過耦合作用形成一個(gè)感應(yīng)行波，同樣會(huì)對(duì)線纜的絕緣性造成影響（雖然與雷電直擊造成的影響相比很小）。

2 架空輸電線路防雷工作存在的主要問題及原因

架空輸電線路防雷工作存在的主要問題是設(shè)計(jì)不符合規(guī)定，導(dǎo)致防雷設(shè)備不能起到防雷擊的作用。以桿塔接地裝置為例，其存在的主要問題是接地電阻的系數(shù)與相關(guān)規(guī)定不合。而導(dǎo)致桿塔接地電阻問題的主要原因有：

2．1 桿塔環(huán)境因素

接地電阻受到土壤、地形以及地質(zhì)等方面的影響。當(dāng)桿塔設(shè)置在裸露的巖石處時(shí)，土壤的接地電阻率一般超過1 000Ω·m，從而給桿塔的接地電阻造成影響。部分地區(qū)地形、地質(zhì)、土壤條件復(fù)雜，使得桿塔的設(shè)置區(qū)域土層很薄，甚至是完全沒有土壤覆蓋，導(dǎo)致土壤電阻率過高，對(duì)桿塔接地電阻的性能影也較大。

2．2 工程設(shè)計(jì)因素

近年來，隨著我國電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的力度不斷加大，線路的工程設(shè)計(jì)量也迅速增加，大部分電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)過程中都存在著設(shè)計(jì)周期短、工作量大的問題。而當(dāng)前建設(shè)的架空線路又大多是在地形復(fù)雜、勘察難度大、架設(shè)困難的山區(qū)，這進(jìn)一步給勘察設(shè)計(jì)工作帶來了難度。再加上一些工作人員實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，不能對(duì)土壤的實(shí)際電阻率進(jìn)行估算，從而導(dǎo)致桿塔的設(shè)計(jì)接地形式不能適應(yīng)架空輸電線路正常使用的需求。

2．3 架設(shè)施工因素

由于架空輸電線路的架設(shè)通常是在交通不便的山區(qū)，這些區(qū)域的電阻率較高，給線路的架設(shè)工作帶來了困難。此外，桿塔的接地工程屬于隱蔽工程，在施工過程中監(jiān)督較為困難，容易出現(xiàn)接地體埋深不足、不按圖紙施工、回填土不符合要求以及降阻措施不到位等問題，這些都對(duì)架空線路的施工質(zhì)量有重要影響。

3 架空輸電線路的防雷措施

針對(duì)架空輸電線路遭受雷擊這一問題，本文將架空輸電線路的防雷擊工作分為這樣4個(gè)步驟：（1）防雷直擊，通過在輸電線路沿線設(shè)置避雷針、避雷線的方式避免其遭到雷擊破壞；（2）防閃絡(luò)，通過強(qiáng)化線路絕緣、降低線路接地電阻等方式達(dá)到避免閃絡(luò)的目的；（3）避免建弧，通過采取相應(yīng)措施避免線路在閃絡(luò)之后建成穩(wěn)定的工頻電弧；（4）避免停電，采取必要措施確保輸電線路在建立工頻電弧之后不致影響線路的正常供電。

導(dǎo)致架空輸電線路受雷擊影響的原因是多方面的，因此在防雷設(shè)計(jì)過程中也應(yīng)該采取綜合的防雷措施，這樣才能最終達(dá)到防雷目的，降低輸電線路的跳閘率。

3．1 合理規(guī)劃輸電線路路徑

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，供電線路遭受雷擊較為集中的區(qū)域往往是某些特定的區(qū)段（選擇性雷擊區(qū)）。通常情況下，如下幾種地形容易形成雷擊：（1）雷暴走廊，該類地區(qū)主要是順風(fēng)的峽谷、河口以及山口等；（2）盆地，尤其是地處濕潤地區(qū)的山區(qū)盆地，桿塔周圍有水庫、水塘以及沼澤地等，這些地區(qū)容易發(fā)生雷擊；（3）土壤電阻率出現(xiàn)突變的地帶，例如地質(zhì)斷層區(qū)域，土壤和巖石、巖石與農(nóng)田之間的交接地帶，這些都是雷擊頻繁發(fā)生的區(qū)域；（4）地下土壤存在導(dǎo)電性礦藏、地下水位較高的地區(qū)；（5）雖然土壤電阻率變化不大，但是處于山頂或向陽的坡地，也容易發(fā)生雷擊作用。所以，在輸電線路規(guī)劃過程中，首先要采取相應(yīng)的技術(shù)措施，盡量避開上述5種地形，這樣可以為后續(xù)輸電線路防雷擊工作創(chuàng)造良好的條件。

3．2 提高輸電線路的絕緣水平

在選擇供電線路的絕緣子時(shí)，要重點(diǎn)考慮采用新技術(shù)設(shè)計(jì)制造成的絕緣子，尤其要注重后期絕緣子的檢修、維護(hù)以及更換工作，保證其高可靠性。通常而言，輸電線路目前主要采用有機(jī)合成的絕緣子。雖然從理論上講，有機(jī)合成絕緣子在絕緣性能方面比陶瓷、玻璃絕緣子的性能差，但是由于其采用了不擊穿的結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)雷擊放電作用時(shí)，可以有效地防止不可逆現(xiàn)象的發(fā)生，使得線路具有明顯的絕緣優(yōu)勢(shì)。所以，在大部分雷擊頻繁區(qū)域，甚至雷擊很強(qiáng)烈的區(qū)域，都可以采用普通型的有機(jī)合成絕緣子。但是，要注意使用的前提條件是保證絕緣子的耐雷擊水平滿足其使用區(qū)域的雷擊水平要求。與此同時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)增加絕緣子的設(shè)置高度，這樣可以確保絕緣子有足夠的有效干弧距離，進(jìn)一步提高其耐雷擊水平。

3．3 設(shè)置線路自動(dòng)重合閘設(shè)備

作為架空輸電線路的一種常用保護(hù)，自動(dòng)重合閘設(shè)備在線路遭受雷擊后能夠迅速在線路跳閘后自動(dòng)重合閘，并恢復(fù)供電線路的絕緣性能。所以，在供電線路中設(shè)置自動(dòng)重合閘設(shè)備可以有效地消除雷擊造成的故障，提高線路供電可靠性。

3．4 采用新型的絕緣方式

近年來，大量的新型絕緣方式在供電線路中得到使用，如不平衡絕緣技術(shù)等。根據(jù)供電線路調(diào)度的數(shù)據(jù)，通過強(qiáng)化供電線路的絕緣配合、改善絕緣子性能，可以提高線路的耐雷擊水平。在實(shí)際運(yùn)行過程中，通過在高桿塔上適當(dāng)增加絕緣子串的片數(shù)，可以有效提高線路的耐雷擊水平，降低供電線路的故障率。例如，在供電線路中采用不平衡絕緣方式時(shí)，利用線路雙回路之間絕緣子串片數(shù)的差異性，使得雷擊后的閃絡(luò)發(fā)生在絕緣子串片數(shù)較少的回路，而將該回路設(shè)置成地線就可以起到防雷擊的作用。同時(shí)，這種方式還有效地降低了雙回路同時(shí)跳閘的概率，保證了絕緣子串片數(shù)較多的回路的穩(wěn)定供電。

3．5 架設(shè)耦合地線、塔頂設(shè)置防雷拉線

對(duì)于經(jīng)常出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象的區(qū)段，可以在供電導(dǎo)線之下架設(shè)一條耦合地線，這樣可以對(duì)避雷針、避雷線起到分流、耦合的作用，間接地降低了接地電阻值。同時(shí)，在易受雷擊區(qū)域的桿塔頂端設(shè)置防雷拉線，可以起到對(duì)雷擊的屏蔽、分流作用。

4 結(jié)語

架空輸電線路的防雷工作是保證其得以正常工作的根本。為了保證供電線路的正常穩(wěn)定運(yùn)行，除了根據(jù)特定環(huán)境采取有針對(duì)性的防雷措施之外，還應(yīng)該利用新型的防雷設(shè)備進(jìn)行輔助防雷，這樣才能取得更好的防雷效果。

［1］白云鵬．架空輸電線路防雷問題探討［J］．華章，2012（22）

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