輸電線路防雷技術(shù)分析

秦志清，張 健，周宗義，夏維宏

宣城供電公司輸電運(yùn)檢工區(qū)，安徽宣城，242000

1 概 述

輸電線路防雷保護(hù)的目的就是盡可能減少線路雷害事故的次數(shù)和損失。縱觀國(guó)內(nèi)外多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，行之有效的線路防雷措施主要有架設(shè)避雷線、降低桿塔接地電阻、裝設(shè)線路避雷器、架設(shè)耦合地線、提高輸電線路絕緣水平、采用不平衡絕緣等措施。

1.1 架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線是高壓輸電線路最基本和最有效的防雷保護(hù)措施，線路電壓越高，采用避雷線的效果越好，造價(jià)也越低。避雷線的主要作用是防止雷電直擊導(dǎo)線，同時(shí)還有以下輔助作用：一是對(duì)雷電流起分流作用，減小流過桿塔的雷電流，降低塔頂電位；二是對(duì)導(dǎo)線具有耦合作用，降低雷擊桿塔時(shí)絕緣子串上的電壓；三是對(duì)導(dǎo)線具有屏蔽作用，降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。

1.2 降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻可以減小雷擊桿塔時(shí)的電位升高，防止反擊導(dǎo)線，對(duì)110 kV及以上的混凝土桿或鐵塔線路是很有效的防護(hù)措施。規(guī)程規(guī)定，有避雷線的線路，每基桿塔(不連避雷線)的工頻接地電阻在雷季干燥時(shí)不超過表1所列的數(shù)值。

表1 接地電阻限值

一般來說，對(duì)于土壤電阻率低的地區(qū)，應(yīng)充分利用桿塔的自然接地電阻，但發(fā)電廠、變電所的進(jìn)線段除外。工程實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)每基桿塔的情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比，采取有效的降阻措施，例如，多根放射形接地體，可連續(xù)伸長(zhǎng)接地體、填充電阻率較低的物質(zhì)和采用接地模塊進(jìn)行降阻，還可以采用爆破接地技術(shù)和多支外引式接地裝置進(jìn)行降阻。

1.3 裝設(shè)線路避雷器

即使全線架設(shè)避雷線，也不能完全排除在導(dǎo)線上出現(xiàn)電壓的可能性，安裝線路避雷器可以使因雷擊所產(chǎn)生的電壓超過一定的幅值時(shí)動(dòng)作，給雷電流提供一個(gè)低阻抗的通路，使其泄放到大地，從而限制電壓的升高，保障線路、設(shè)備安全。

目前，國(guó)外已廣泛使用線路型合成絕緣氧化鋅避雷器用于輸電線路的防雷，取得了很好的效果。隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)也對(duì)線路避雷器開始了研制和開發(fā)，目前線路避雷器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于電力部門[1]。在輸電線路中，常用的避雷器有閥型避雷器、管型避雷器、氧化鋅避雷器等。氧化鋅閥片在正常運(yùn)行電壓下，閥片的電阻很高，僅可通過微安級(jí)的泄漏電流。但在強(qiáng)大的雷電流通過時(shí)，卻呈現(xiàn)很低的電阻，使其迅速泄入大地，實(shí)現(xiàn)限壓分流的目的。閥片上的殘壓幾乎不隨通過電流的大小而變化，時(shí)常維持在小于被保護(hù)電器的沖擊試驗(yàn)電壓，使設(shè)備的絕緣得到保護(hù)，雷電流過后又恢復(fù)到原絕緣狀態(tài)。

1.4 架設(shè)耦合地線

耦合地線可起兩個(gè)作用：一是降低接地電阻，《電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》指出，連續(xù)伸長(zhǎng)接地線是沿線路在地中埋設(shè)一二根接地線，并可與下一基塔的桿塔接地裝置相連，此時(shí)對(duì)工頻接地電阻值不作要求——國(guó)內(nèi)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，它是降低高土壤電阻率地區(qū)桿塔接地電阻的有效措施之一。二是起一部分架空地線既有避雷線的分流作用，又有避雷線的耦合作用。據(jù)某單位的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在一個(gè)20基桿塔的易擊段埋設(shè)耦合地埋線后，10年中只發(fā)生一次雷擊故障，有文獻(xiàn)介紹可降低跳閘率40%，顯著提高線路的耐雷水平。

1.5 提高輸電線路絕緣水平

由于輸電線路個(gè)別地段需采用大跨越高桿塔(如跨河桿塔)，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。為降低線路跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串片數(shù)，加大大跨越檔導(dǎo)線與地線之間的距離，以加強(qiáng)線路絕緣。

1.6 采用不平衡絕緣的方式

不平衡絕緣方式主要用于現(xiàn)代高壓和超高壓線路中日益增多的雙回線路，此類線路如果采用通常的防雷措施不能滿足要求，則可以采用不平衡絕緣方式來降低雙回路雷擊同時(shí)跳閘率。原則就是使用兩個(gè)回路的絕緣子片數(shù)有差異，當(dāng)有雷擊時(shí)，絕緣子片數(shù)少的回路先閃絡(luò)，閃絡(luò)后的導(dǎo)線相當(dāng)于地線，增加對(duì)另一回路導(dǎo)線的耦合作用，提高另一回路的耐雷水平使之不發(fā)生閃絡(luò)，以保證另一回路繼續(xù)供電。但是，當(dāng)雷電流很大時(shí)，該方法仍不能完全保證兩回路不同時(shí)跳閘，不能消除兩回路同時(shí)跳閘造成的停電故障。

2 智能電網(wǎng)時(shí)代防雷新舉措

長(zhǎng)期以來，線路防雷所進(jìn)行的傳統(tǒng)工作是：盡可能降低桿塔接地電阻；盡可能增加桿塔絕緣；盡可能減少邊導(dǎo)線保護(hù)角；裝設(shè)耦合地線等。隨著智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的提出以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，近期人們也提出了一些防雷保護(hù)的新舉措，主要有采用負(fù)保護(hù)角、在避雷線上加裝側(cè)向短針等。

2.1 負(fù)角保護(hù)

輸電線路的桿塔大都處于山坡或山頂,由于地形起伏較大,氣流多變活動(dòng)強(qiáng)烈,導(dǎo)致雷電活動(dòng)頻繁,落雷密度高,是雷電的多發(fā)地帶。同時(shí)，山區(qū)土壤電阻率較高,邊坡角度大,加上雷電發(fā)生時(shí)常常伴有大風(fēng)天氣,使得較大檔距中央的避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角失效,裝設(shè)避雷線的線路經(jīng)常出現(xiàn)雷繞過避雷線而擊于導(dǎo)線的現(xiàn)象。在220 kV線路多雷區(qū)和易擊點(diǎn)的桿塔上安裝負(fù)角保護(hù)針,能有效減少輸電線路遭受雷電繞擊,降低雷擊跳閘率,從而提高輸電線路安全運(yùn)行水平。

2.2 在避雷線上加裝側(cè)向短針

雷電在繞擊導(dǎo)線時(shí)，多數(shù)是繞擊在距離桿塔較近的導(dǎo)線上，這是由于在輸電線路中，為了保護(hù)三相線路的防雷，避雷線支架通常是在2個(gè)邊導(dǎo)線之間，無法為邊導(dǎo)線提供完全的雷電屏蔽作用，始終都有一定的角度暴露在雷電繞擊的范圍內(nèi)；而如果使避雷線對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)角減小或使避雷線保護(hù)角為負(fù)角度時(shí)，又不能對(duì)中相導(dǎo)線提供保護(hù)，為此，在單回路中，只能減小避雷線保護(hù)角而不能過分減小。

加裝避雷線側(cè)向避雷針正是為了上述原因，在距離桿塔25 m和30 m的位置及桿塔避雷線支架上各安裝一個(gè)避雷線側(cè)向避雷針，有效地減小這一區(qū)域的地線保護(hù)角，對(duì)導(dǎo)線起到雷電屏蔽作用。

3 結(jié) 語

輸電線路的防雷并不只是以上一些措施就能徹底解決的，而是一個(gè)任重而道遠(yuǎn)的任務(wù)。特別是我國(guó)提出建設(shè)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略后，輸電線路防雷保護(hù)工作會(huì)面臨更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著各種新技術(shù)的應(yīng)用，在今后的線路維護(hù)工作中還會(huì)遇到更多新問題，隨著運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富，再將成熟的新方法和新技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際工作中去，線路防雷工作一定會(huì)提升到一個(gè)更高的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]王春杰，祝令瑜，汲勝昌，等.高壓輸電線路防雷保護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電磁避雷器，2010(3)：35-46