隴南山區(qū)輸電線路防雷措施探討

裴升文，曹建新

（隴南供電公司，甘肅 隴南 742500）

隴南地區(qū)位于甘肅省東南邊陲，毗鄰川陜，境內(nèi)高山峻嶺密布，河谷溝壑縱橫，雨量充沛，溫暖濕潤。受微地形、小氣候的影響，山區(qū)雷電活動相對強烈，屬于甘肅的“多雷區(qū)”。隴南山區(qū)輸電線路多在巖石地帶走徑，易遭雷擊。據(jù)統(tǒng)計，2005—2006年，110 kV，220 kV線路共發(fā)生事故跳閘16次，其中雷擊事故跳閘多達9次，位居所有跳閘原因之首。近年來，隴南供電公司結(jié)合實際，進行了輸電線路防雷探索，在部分輸電線路上采取了加強線路絕緣、安裝線路型避雷器等措施，使雷擊跳閘率有了一定程度的降低。為了吸取事故教訓(xùn)，總結(jié)防雷經(jīng)驗，更加有效地開展防雷工作，筆者在分析隴南山區(qū)輸電線路雷擊形式基礎(chǔ)上，從技術(shù)和管理2方面對防雷措施進行了探討。

1 雷擊形式

1.1 感應(yīng)雷

110 kV及以上線路的絕緣水平一般在700 kV以上，而感應(yīng)雷過電壓的幅值一般不超過500 kV，因此，感應(yīng)雷過電壓一般不會引起110 kV及以上線路閃絡(luò)跳閘。

1.2 反擊雷

隴南山區(qū)多為石山，地表土層淺薄，土壤電阻率高，約70 %～80 %的輸電線路所處地形很差，接地網(wǎng)的布置面積、埋設(shè)深度因此受到了一定的限制，桿塔接地電阻普遍偏大或超標。并且，隨著接地網(wǎng)的逐漸銹蝕，桿塔接地電阻也逐漸變大，這對線路防雷保護帶來了不利影響。對于傳統(tǒng)的降阻措施，如換土、包覆降阻劑、加長接地帶等，有的難以實施，有的實施后收效甚微。由于桿塔接地電阻不滿足設(shè)計要求，當雷擊桿塔頂部或避雷線時，桿塔頂部電位較高，容易造成反擊。2005-04-21，同塔架設(shè)的110 kV何玉一、二線同時發(fā)生了1次三基多相雷擊；2005-07-01、 2006-09-01，220 kV早成線(原碧成線)各發(fā)生了1次一基兩相雷擊。這3次雷擊事故有一個共性特點，即同一次雷擊事故中發(fā)生了多相閃絡(luò)(一基多相或多基多相)。這3次雷擊事故以及2006-08-31在110 kV成徽線上發(fā)生的1次中相雷擊事故，用繞擊的觀點顯然難以解釋，應(yīng)該認定為反擊引起的閃絡(luò)事故。

1.3 繞擊雷

隴南山區(qū)輸電線路存在較多的大跨越、大高差檔距。根據(jù)運行經(jīng)驗，溝口大跨越、大高差檔距是線路耐雷水平的薄弱環(huán)節(jié)，處于這些區(qū)段的線路比其他區(qū)段的線路更容易遭受雷擊。從隴南電網(wǎng)雷擊事故案例來看，發(fā)生雷擊事故的110 kV成長線186號塔，同塔架設(shè)的110 kV何玉一、二線021號塔，110 kV何玉一、二線008號塔以及110 kV成江二回019號塔，其周邊地勢起伏較大，多為顯著的高山大嶺或斜山坡地形，事故點桿塔的其中一側(cè)均為大檔距，并且同一次雷擊事故中均為單基單相閃絡(luò)。究其原因，主要有2個方面：一是受地面傾角的影響，導(dǎo)線的暴露弧段相對于平地時增大，因此增加了雷電繞擊的概率；二是在大檔距中，即使避雷線對邊相導(dǎo)線的保護角滿足設(shè)計要求，但當?shù)涂绽自七M入線路桿塔側(cè)面時，由于避雷線與導(dǎo)線距離較遠，避雷線對邊相導(dǎo)線可能失去了有效的屏蔽作用。

2 防雷措施

2.1 技術(shù)措施

目前，隴南電網(wǎng)輸電線路的防雷措施主要依靠架空避雷線，防雷設(shè)施的運維工作主要是保障桿塔接地裝置各部分可靠連接和測量接地電阻。實踐表明，較為單一的防雷措施，對于隴南山區(qū)輸電線路而言，根本不能滿足防雷要求。以往推行的在老線路上架設(shè)耦合地線、包覆降阻劑等措施，有的難以實施，有的實施后效果十分有限。因此，探索既切實可行、又卓有成效的防雷措施就顯得十分必要。具體的防雷措施，應(yīng)根據(jù)輸電線路在電網(wǎng)中的重要程度，針對不同的雷擊形式，綜合考慮雷電活動強度、地形地貌及線路結(jié)構(gòu)等實際情況，區(qū)別選取。

(1) 加強線路絕緣。對于易遭雷擊的區(qū)段和桿塔，采取適當增加絕緣子片數(shù)或更換大爬距合成絕緣子的方法，既簡單易行，又可以增加絕緣子串的干閃間隙，提高輸電線路的耐雷水平。應(yīng)注意的是，這項措施必須在確保塔頭間隙、導(dǎo)線對地距離及交叉跨越距離的前提下方可實施。近年來，隴南供電公司對110 kV線路早期掛網(wǎng)的每支合成絕緣子加裝了一片普通懸式絕緣子，使這些線路的耐雷水平得到了一定程度的提高。該措施施工簡單，投資小，適合在多雷區(qū)滿足加裝條件的線路桿塔上應(yīng)用。

(2) 采用差異化絕緣方式。為了降低同塔雙回線路雷擊的同時跳閘率，可按不平衡絕緣原則，調(diào)整其中一回線路的絕緣子串片數(shù)，使雙回線路之間的絕緣子串片數(shù)存在差異。采用不平衡絕緣后，雷擊時絕緣子串片數(shù)少的那回線路就先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當于耦合地線，能增加對另一回線路的耦合作用，從而降低另一回線路發(fā)生閃絡(luò)的概率。這項措施，適用于110 kV何玉一、二線，110 kV臨玉一、二線及110 kV臨石一、二線等已經(jīng)發(fā)生或者有可能發(fā)生雷擊同時跳閘的同塔雙回線路。

(3) 安裝線路型避雷器。隴南供電公司于2006年在110 kV何玉一、二線和110 kV七江線共安裝了18只線路型避雷器，于2007年又在220 kV早成線(原碧成線)安裝了30只，收到了預(yù)期的效果。上述線路自安裝了線路型避雷器后，安裝段未發(fā)生過雷擊跳閘。

在進行線路型避雷器的選型、安裝、運維時，應(yīng)注意以下幾點：一是在選型時，宜優(yōu)先選用帶脫離器和監(jiān)測計數(shù)器的線路型避雷器；二是安裝點宜選擇在重要線路以及多雷區(qū)、強雷區(qū)易遭雷擊的桿塔上，每個安裝點一般僅在兩邊相安裝即可。如未達到預(yù)期效果，應(yīng)分析原因，調(diào)整安裝地點；三是在雷雨季節(jié)，對避雷器需增加巡視次數(shù)，每次巡視都應(yīng)檢查避雷器的接地引線是否可靠連接，并記錄避雷器的動作情況。打雷后，不管線路跳閘與否，都應(yīng)及時檢查其動作情況；四是對安裝線路型避雷器的檔距，應(yīng)利用停電機會，每年打開導(dǎo)線懸掛點和避雷器懸掛點懸垂線夾，認真檢查導(dǎo)線振動斷股情況；五是宜儲備適量的線路型避雷器備品，以便對已掛網(wǎng)的避雷器輪換進行預(yù)防性試驗，防止因避雷器失試引發(fā)線路事故。

(4) 應(yīng)用接地模塊。接地模塊是一種新型接地體。其由導(dǎo)電性、穩(wěn)定性較好的非金屬礦物和電解物質(zhì)組成，能增大接地體本身的散流面積，減小接地體與土壤之間的接觸電阻，并具有較強的吸濕保濕能力，使其附近的土壤電阻率降低，且耐腐蝕性強，因而能獲得較小的接地電阻和較長的使用壽命，特別適用于隴南山區(qū)的高電阻率土壤。這項措施，暫未在隴南電網(wǎng)應(yīng)用，但宜積極在高土壤電阻率地區(qū)的重要輸電線路上試用，以觀后效。

采取上述防雷技術(shù)措施后，隴南電網(wǎng)輸電線路的雷擊跳閘率有了明顯下降。綜合治理前，2005年、2006年雷擊跳閘率分別為0.49、0.61次/(百公里·年)；采取加強線路絕緣、安裝線路型避雷器等措施后， 2007年、2008年雷擊跳閘率分別為0.23、0.12次/(百公里·年)。

2.2 管理措施

(1) 在設(shè)計階段，運行單位應(yīng)參照同地區(qū)已運行線路的防雷經(jīng)驗，及時向設(shè)計單位提出改善接地電阻、加強線路絕緣的具體需求建議。

(2) 嚴把新建工程竣工驗收關(guān)。應(yīng)特別關(guān)注接地網(wǎng)的焊接質(zhì)量，接地網(wǎng)必須經(jīng)驗收合格方可回填土，并在驗收中逐基測量接地電阻，確保新建工程不給運行留有隱患。

(3) 加強接地裝置及絕緣子的運維工作。一方面，應(yīng)在定期巡視中檢查處理接地裝置各部分的可靠連接及接地網(wǎng)外露問題， 并按規(guī)定周期測量接地電阻。特別指出，每次測量結(jié)果都應(yīng)與歷史數(shù)據(jù)進行對比，如測量結(jié)果不符合設(shè)計要求或阻值變化較大，應(yīng)立即開挖檢查接地網(wǎng)，一旦發(fā)現(xiàn)其嚴重銹蝕或斷裂，應(yīng)及時進行更換處理。另一方面，應(yīng)加強絕緣子的定期巡檢，及時更換劣質(zhì)、破損絕緣子。

(4) 規(guī)范雷擊事故巡視工作。發(fā)生雷擊事故后，應(yīng)盡可能了解事故時的氣象信息，仔細辨別電弧灼傷痕跡，收集整理事故點桿型、檔距、與相鄰桿塔高差、地形地貌、導(dǎo)線排列方式、絕緣子型式及整串絕緣子片數(shù)、事故點照片等資料，實測桿塔接地電阻，及時分析總結(jié)，預(yù)防同類事故再次發(fā)生。

3 結(jié)束語

隴南山區(qū)輸電線路的雷擊形式既有反擊又有繞擊。具體的防雷措施，應(yīng)針對易受雷擊區(qū)的雷擊形式選取。加強線路絕緣、采用差異化絕緣方式、安裝線路型避雷器、應(yīng)用接地模塊等措施具有“實際、實用、實效”的優(yōu)點，宜區(qū)別情況綜合應(yīng)用。要做好防雷工作，在注重防雷技術(shù)的同時，也不可忽視基礎(chǔ)管理。