淺議電力輸電線路防雷問題

摘要：輸電線路和雷擊跳閘一直是困擾安全供電的一個(gè)難題，雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故的一半以上。找到更有效的輸電線路防雷保護(hù)措施，是電力工作者關(guān)注的難題?；诖?，通過對(duì)雷擊線路危害的分析，找出各種改善線路雷電性能的措施，以期確保電力輸電線路的安全可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電力；輸電線路；防雷

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-8772（2013）01-0209-02

引言

110kV及以上架空輸電線路多建于空曠地帶或山上，在雷電活動(dòng)極為頻繁的地區(qū)，一直受到雷擊故障的困擾。尤其是雷雨季節(jié)，雷擊跳閘率長(zhǎng)期居高不下，嚴(yán)重地影響了架空輸電線路的安全、可靠運(yùn)行。我國(guó)電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，多雷地區(qū)線路雷擊跳閘次數(shù)占總跳閘次數(shù)的40%～70%。因此，如伺切實(shí)有效地制定及改善架空輸電線路的防雷措施，已經(jīng)成為確保線路安全、可靠運(yùn)行的重要工作之一。

一、雷擊的形式及危害

輸電線路雷害的形式有兩種，一是感應(yīng)雷，二是直擊雷。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：110kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路雷害的原因則主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，因而比較難做出準(zhǔn)確判斷，這對(duì)于有針對(duì)性地采取防雷對(duì)策，十分不利。郊外線路因地面附近的空間電場(chǎng)受山坡地形等影響，其繞擊率約為平原線路的3倍，或相當(dāng)于保護(hù)角增大8°。雷電對(duì)電力設(shè)備絕緣危害最大的是直擊雷過電壓，直擊雷過電壓的峰值很高，破壞性很強(qiáng)，在輸電線路上可能引起絕緣子閃絡(luò)、燒傷或擊穿；重者擊斷導(dǎo)線造成停電事故。

二、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.防建弧，就是使輸電線路發(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)。

三、如何改進(jìn)輸電線路防雷保護(hù)

1.輸電線路架設(shè)避雷線

輸電線路架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，具有以下作用：一是分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位。二是通過對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓。三是對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。線路電壓越高，采用避雷線的效果越好，而且避雷線在線路造價(jià)中所占的比重也越低。因此，110kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路都應(yīng)全線架設(shè)避雷線。同時(shí)，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)角應(yīng)做得小一些，一般采用200～30°。220kV及330kV雙避雷線線路應(yīng)做到20°左右，500kV及以上的超高壓、特高壓線路都應(yīng)架設(shè)雙避雷線，保護(hù)角在15°左右。

2.輸電線路安裝避雷針

安裝避雷針也是架空輸電線路常用的一種防雷措施。但是在實(shí)際應(yīng)用中卻存在以下問題：一是由于避雷針而導(dǎo)致雷擊概率增大；二是保護(hù)范圍小。國(guó)內(nèi)外不少防雷專家，對(duì)避雷針能向被保護(hù)物有多大的保護(hù)距離做了系統(tǒng)的研究，得出的結(jié)論是：“對(duì)一根垂直避雷針無(wú)法獲得十分肯定的保護(hù)區(qū)域。”從避雷針因側(cè)擊雷、繞擊雷造成事故的實(shí)例來(lái)分析，其保護(hù)范圍是不十分肯定的。由于避雷針的引雷作用，所以雷擊次數(shù)就會(huì)提高，當(dāng)雷電被吸引到針上，在強(qiáng)大的雷電流沿針而流入大地的過程中，雷電流周圍形成的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生截應(yīng)過電壓，它與雷電流的大小及變化速度成正比，與雷擊的距離成反比。而被保護(hù)物的自然屏蔽裝置對(duì)電磁感應(yīng)或電磁干擾的屏蔽作用，不能達(dá)到有效屏蔽，使被保護(hù)區(qū)內(nèi)的弱電設(shè)備因感應(yīng)過電壓而損壞。

3.加強(qiáng)線路絕緣

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)，加大跨越檔導(dǎo)線與地線之間的距離，以加強(qiáng)線路絕緣。在35kV及以下的線路可采用瓷橫擔(dān)等沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子來(lái)降低雷擊跳閘率。

4.降低接地電阻

在電力系統(tǒng)中，以盡量降低接地電阻來(lái)提高線路的耐雷水平，比單純地增加絕緣效果更好。降低接地電阻的措施主要有兩種方法：一是增補(bǔ)地網(wǎng)；二是施放降阻劑。線路設(shè)計(jì)時(shí)并不是每基桿塔的土壤電阻率都經(jīng)過實(shí)際測(cè)量，一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及過往提供的數(shù)據(jù)，或者是根據(jù)桿塔所在的某個(gè)地段土壤電阻率的范圍值而設(shè)計(jì)的。而土壤的電阻率也可能會(huì)隨季節(jié)、氣候等因素的變化而產(chǎn)生變化。因此有時(shí)實(shí)測(cè)的接地電阻值比設(shè)計(jì)值要大，甚至大很多，達(dá)不到防雷要求的標(biāo)準(zhǔn)。所以應(yīng)定期測(cè)量線路的土壤電阻率和接地電阻值，對(duì)新建的線路也是如此。

5.裝設(shè)消雷器

消雷器是一種新型的直擊雷防護(hù)裝置，在國(guó)內(nèi)已有十余年的應(yīng)用歷史，目前架空輸電線路上裝設(shè)的消雷器已有上千套，運(yùn)行情況良好。雖然對(duì)消雷器的機(jī)理和理論還存在懷疑和爭(zhēng)論，但它確實(shí)能消除或減少雷擊的事實(shí)已被越來(lái)越多的人承認(rèn)與接受。消雷器對(duì)接地電阻的要求不嚴(yán)，其保護(hù)范圍也遠(yuǎn)比避雷針大。在實(shí)際裝設(shè)時(shí)，應(yīng)認(rèn)真解決好有關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)中的問題。

6.采用中性點(diǎn)非有效接地方式

在我國(guó)35kV及以下電力系統(tǒng)中多采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。這樣可使由雷擊引起的大多數(shù)單相接地故障能夠自動(dòng)消除，不致引起相間短路和跳閘。而在二相或三相落雷時(shí)，由于先對(duì)地閃絡(luò)的一相相當(dāng)于一條避雷線，增加了分流和對(duì)未閃絡(luò)相的耦合作用，使未閃絡(luò)相絕緣上的電壓下降，從而提高了線路的耐雷水平。因此，對(duì)35kV線路的鋼筋混凝土桿和鐵塔，必須做好接地措施。

7.運(yùn)行管理

（1）加強(qiáng)對(duì)防雷設(shè)備、設(shè)施的定期巡視。架空輸電線路的防雷設(shè)備大多都位于野外，經(jīng)常遭受外力破壞，這其中有人為（如盜竊）的因素也有自然的因素。因此，只有加強(qiáng)對(duì)防雷設(shè)備的巡視檢查，及時(shí)掌握其運(yùn)行狀態(tài)，才能使防雷設(shè)備真正地達(dá)到防雷的效果。（2）定期對(duì)防雷設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行測(cè)試。結(jié)合線路工作，每年至少記錄一次線路避雷器記數(shù)的動(dòng)作情況。線路避雷器運(yùn)行2-3年應(yīng)停電檢查一次。線路避雷器運(yùn)行5年應(yīng)停電進(jìn)行直流1mA參考電壓及75%參考電壓下泄漏電流試驗(yàn)，檢查避雷器本體是否有劣化現(xiàn)象。

結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，社會(huì)對(duì)架空輸電線路的可靠性要求越來(lái)越高。架空輸電線路防雷是一項(xiàng)非常普遍、非常復(fù)雜，而又非常重要的工作。目前理論和工程實(shí)踐的研究還在不斷深入，一些新的理論和工程實(shí)踐在逐漸地加以應(yīng)用，對(duì)此，我們應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)防雷措施的探索。

（責(zé)任編輯：張娟）