輸電線路雷害原因分析與預(yù)防措施

張鵬

【摘 要】隨著科技發(fā)展，生產(chǎn)和生活用電量越來越大，電已經(jīng)成為最重要的資源之一，如何保證電力的供應(yīng)對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高都有非常重要的意義。在電力輸送過程中，如何防雷顯得十分重要，防雷技術(shù)的研究已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，線路防雷的保護(hù)措施也越來越多。在實(shí)際中，輸電線路的防雷保護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要因地制宜，根據(jù)不同區(qū)域的地形地貌特點(diǎn)和氣候特點(diǎn)，采取合理有效的防雷措施。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；雷害；防雷；預(yù)防措施

1.雷擊給輸電線路帶來的危害性

我國(guó)國(guó)土幅員遼闊，地勢(shì)復(fù)雜，高壓輸電線路分布廣泛，各種無法預(yù)料的情況都有可能發(fā)生，遭受雷擊事故也是無法完全避免的，當(dāng)輸電線路遭受雷擊后很容易導(dǎo)致輸電線路的絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)或線路斷線，尤其是在交通不便的山區(qū)，一旦線路短路給工作人員的巡視工作帶來很大壓力，查找故障變得異常困難，每次事故巡視，不僅浪費(fèi)財(cái)力、物力，而且加大了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。近幾年，雷擊所引起的線路故障日益增多，這給線路的安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重的威肋。

2.雷害原因分析

輸電線路雷擊閃電是由雷云放電造成的過電壓通過線路桿塔建立放電通道，導(dǎo)致線路絕緣擊穿，這種過電壓也稱為大氣過電壓，可分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓。雷擊主要是通過建立一個(gè)放電泄流通道，從而使大地感應(yīng)電荷中和雷云中的異種電荷，因此雷擊和接地裝置的完好性有直接的關(guān)系。

輸電線路基本受到直擊雷電的影響，直擊雷又分為反擊和繞擊，都嚴(yán)重危害線路安全運(yùn)行。在制定防雷措施之前，應(yīng)該對(duì)該地的主要雷擊類型進(jìn)行系統(tǒng)的把握，只有這樣才能具體問題具體分析，使得制定的防雷舉措合理有效。

同時(shí)反擊雷也是一種常見的現(xiàn)象，它主要與絕緣強(qiáng)度和桿塔接地電阻有關(guān)，一般發(fā)生在絕緣弱相，無固定閃絡(luò)相別，所以對(duì)于反擊雷過電壓應(yīng)采取降低桿塔接地電阻，加強(qiáng)絕緣，提高耐雷水平。繞擊雷過電壓是雷電繞過避雷線直接擊中導(dǎo)線而出現(xiàn)的雷過電壓，主要與雷電流幅值，線路防雷保護(hù)方式，桿塔高度，特殊地形有關(guān)，主要發(fā)生在兩邊相。目前對(duì)繞擊雷過電壓采取的主要措施是減少避雷線保護(hù)角，安裝避雷器等。

經(jīng)過電力工作者多年工作經(jīng)驗(yàn)的積累和相關(guān)數(shù)據(jù)的研究，基本可以確定不同地形的雷擊發(fā)生概率不同，而且雷擊的具體種類也相應(yīng)的有所差異，比如山區(qū)線路由于地形因素的影響和有效高度的增加，繞擊率較高；平原，丘陵地區(qū)的線路則以反擊為主。所以針對(duì)不同的地形也應(yīng)該采取區(qū)別的防雷措施。

雷擊現(xiàn)象的發(fā)生概率和發(fā)生類型是由多種原因?qū)е滦纬傻?，只有進(jìn)行實(shí)地的考察和具體數(shù)據(jù)的分析，才能基本的進(jìn)行雷擊類型和概率的確定，因此工作人員需要進(jìn)行必要的實(shí)地考察。

3.輸電線路防雷措施的原則

架空輸電線路雷害事故的形成通常要經(jīng)歷這樣四個(gè)階段：輸電線路受到雷電過電壓的作用：輸電線路發(fā)生閃絡(luò)；輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓；線路跳閘，供電中斷。針對(duì)雷害事故形成的四個(gè)階段，現(xiàn)代輸電線路在采取防雷保護(hù)措施時(shí)，要做到“ 四道防線”，即：

（1）防直擊：就是使輸電線路不受直擊雷。

（2）防閃絡(luò)：就是使輸電線路受雷后絕緣不發(fā)生閃絡(luò)。

（3）防建?。壕褪鞘馆旊娋€路發(fā)生閃絡(luò)后不建立穩(wěn)定的工頻電弧。

（4）防停電：就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應(yīng)。

4.降低雷擊跳閘率的技術(shù)預(yù)防措施

4.1架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，同時(shí)起著分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位，減小線路絕緣子的電壓和降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。

一般來說，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，且避雷線在線路造價(jià)中所占的比重也愈低。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，220kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路應(yīng)全線架設(shè)避雷線，110kV線路一般也應(yīng)全線架設(shè)避雷線，35kV線路不宜全線架設(shè)避雷線，一般在變電所的進(jìn)線段架設(shè)1～2km的避雷線，同時(shí)按照要求做好桿塔的接地。

為了提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率，避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角盡量做得小一些，一般采用20°～30°。

4.2降低桿塔接地電阻

線路桿塔接地裝置是輸電線路的必要組成部分，對(duì)其進(jìn)行安裝是旨在確保雷電流順利導(dǎo)入大地，從而使電力設(shè)備達(dá)到絕緣的效果，有效降低由雷擊造成的線路跳閘現(xiàn)象，避免跨步電壓造成的人員傷亡。線路桿塔接地應(yīng)該首先調(diào)查桿塔所處區(qū)域的土壤電阻率，對(duì)土壤電阻率較低地區(qū)的自然接地電阻進(jìn)行充分利用，如若桿塔所處區(qū)域土壤電阻率過高，無法有效降低線路桿塔的接地電阻值時(shí)，則應(yīng)該通過使用降阻劑、增加地網(wǎng)輻射線、安裝放射性接地體、延伸接地體或增大地網(wǎng)型號(hào)等多種方法來對(duì)接地電阻值進(jìn)行有效處理，對(duì)桿塔與地網(wǎng)兩點(diǎn)聯(lián)結(jié)改成四點(diǎn)聯(lián)結(jié)增加雷電流導(dǎo)入大地通道，使其滿足輸電線路正常運(yùn)行的相關(guān)要求。

4.3增加桿塔絕緣

由于輸電線路個(gè)別地段采用高桿塔這就增加了桿塔落雷的機(jī)會(huì)。高塔落雷時(shí)塔頂電位高，感應(yīng)過電壓大，而且受繞擊的概率也較大。為提高線路絕緣，降低線路跳閘率，對(duì)丘陵高桿塔、大跨越及雷擊頻繁的桿塔我們常采用增加絕緣子片數(shù)或更換成防污瓷瓶（或更換成合成絕緣子）的方法以增加絕緣來提高耐雷水平。對(duì)檢測(cè)出的零值、破損、雷擊絕緣子及時(shí)更換。以確保其絕緣水平。用增加絕緣子片數(shù)或更換為大爬距的合成絕緣子的方法來提高線路絕緣，對(duì)防止雷擊塔頂反擊過電壓效果較好，但對(duì)于防止繞擊則效果較差，且增加絕緣子片數(shù)受桿塔頭部絕緣間隙及導(dǎo)線對(duì)地安全距離的限制，因此線路絕緣的增強(qiáng)也是有限的。

4.4加裝線路避雷器

加裝線路避雷器以后，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，雷電流的分流將發(fā)生變化，一部分雷電流從避雷線傳入相鄰桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當(dāng)雷電流超過一定值后，避雷器動(dòng)作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導(dǎo)線，傳入到相鄰桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線間的電磁感應(yīng)作用，將分別在導(dǎo)線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因?yàn)?，避雷器的分流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合作用將使導(dǎo)線電位提高，使導(dǎo)線和塔頂之間的電位差小于絕緣子的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，因此，線路避雷器具有很好的箝電位作用，這也是線路避雷器進(jìn)行防雷的明顯特點(diǎn)。

4.5裝設(shè)自動(dòng)重合閘

在一定的運(yùn)行條件下，線路雷擊跳閘是不可避免的，但應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)。由于線路絕緣具有自恢復(fù)性能，大多數(shù)雷擊造成的閃絡(luò)事故在線路跳閘后能夠自行消除。因此，安裝自動(dòng)重合閘裝置對(duì)于降低線路的雷擊事故率具有較好的效果。重合閘裝置是作為線路防雷的一項(xiàng)重要措施，提高重合閘裝置動(dòng)作的可靠性，可有效地保證雷擊跳閘后的供電可靠性。

4.6架設(shè)耦合地線

在導(dǎo)線下方架設(shè)耦合地線的分流和耦合作用，使線路耐雷水平提高。耦合地線的作用主要有兩個(gè)： 一是增大避雷線與導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，從而養(yǎng)活絕緣子串兩端電壓的反擊和感應(yīng)電壓的分量；二是增大雷擊塔頂時(shí)向相鄰桿塔分流的雷電流。對(duì)于110KV輸電線路，不僅減少反擊跳閘次數(shù)，也減少了一相導(dǎo)線繞擊后再對(duì)另一相造成反擊跳閘的機(jī)率。安裝耦合地線一般適用于丘陵或山區(qū)跨越（下轉(zhuǎn)第112頁）（上接第49頁）檔，可以對(duì)導(dǎo)線起到有效的屏蔽保護(hù)作用，用等擊距原理也就是降低了導(dǎo)線的暴露弧段。但對(duì)于老舊線路，因其受桿塔強(qiáng)度、對(duì)地安全距離、交叉跨越及線路下方的交通運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊?，因此架設(shè)耦合地線對(duì)于舊線路不易實(shí)施。主要用于新建線路通過雷電活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)時(shí)和其他防雷措施共同采用。

5.結(jié)語

總之，只要我們?cè)谄綍r(shí)的工作中，重視輸電線路的雷電檢測(cè)和預(yù)防，加大對(duì)輸電線路防雷的投入，加強(qiáng)輸電線路的運(yùn)行維護(hù)，提高輸電線路防雷的科技含量，輸電線路的防雷是可以得到控制的，降低其雷擊跳閘率也是可以實(shí)現(xiàn)的。