輸電線路綜合防雷設(shè)計措施探討

【摘要】在對輸電線路防雷設(shè)計中主要參考的技術(shù)規(guī)范進行簡單闡述后，結(jié)合自我多年實踐設(shè)計經(jīng)驗，對輸電線路綜合防雷設(shè)計中的一些技術(shù)措施要點進行了探討。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；防雷；絕緣

1、輸電線路防雷設(shè)計主要參考的技術(shù)規(guī)范

在輸電線路綜合防雷設(shè)計過程中，必須在相關(guān)國標、行業(yè)、以及企業(yè)標準的基礎(chǔ)上，合理設(shè)計出完善可靠的防雷方案。目前，輸電線路防雷設(shè)計主要參考的技術(shù)規(guī)范主要有：DL/T5092-1999《110～500kV 架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程》、DL//T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》、GB/T50064《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設(shè)計規(guī)范》、GB/T50064《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》、DL/T815-2012《交流輸電線路用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器》等。在具體項目中主要通過架設(shè)避雷線或地線、加強線路絕緣等來進行輸電系統(tǒng)的防雷設(shè)計。

（1）按照設(shè)計規(guī)范要求結(jié)合工程區(qū)地質(zhì)、氣象等條件，設(shè)置全線架設(shè)避雷線或地線的防雷措施，經(jīng)接地裝置將直擊雷或感應(yīng)雷所產(chǎn)生的電流有效引入到大地中，避免對系統(tǒng)中的電氣設(shè)備造成破壞。

（2）加強輸電線路的絕緣配合，有效提高線路絕緣子的有效耐雷水平，避免雷電過電壓閃絡(luò)故障的發(fā)生。

在DL/T5092-1999《110～500kV架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程》等設(shè)計規(guī)程中，對輸電線路避雷線提出了明確的保護角設(shè)計指標，詳見表1所示：

輸電線路避雷線設(shè)計過程中，其接地電阻必須滿足相關(guān)指標要求，詳見表2所示：

在GB/T50064《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》中明確規(guī)定各標稱電壓等級線路的綜合耐雷水平，詳見表3所示。

2、輸電線路綜合防雷設(shè)計措施

在輸電線路防雷設(shè)計過程中，要結(jié)合工程特性和工程區(qū)已投運線路的工程實際，針對線路所遭受雷擊方式的不同設(shè)計出有針對性的線路綜合防雷方案，并根據(jù)運行維護過程中提出的一些問題和建議采取有效的設(shè)計方案修正措施，做到防雷設(shè)計方案安全可靠、經(jīng)濟合理，確保線路具有較高的防雷水平[2]。筆者將結(jié)合自我在實踐設(shè)計過程中的相關(guān)經(jīng)驗及一些文獻資料報道，對提高輸電線路防雷水平提出一些設(shè)計思考和經(jīng)驗。

2.1科學(xué)合理選擇輸電線路路徑，有效易避讓雷擊區(qū)

合理選擇輸電線路路徑，可以有效避讓低電阻率區(qū)，提高線路防雷接地設(shè)計水平。從大量實踐案例分析可知，輸電線路容易遭受雷擊的地方主要集中在山區(qū)風(fēng)口、順風(fēng)河口、以及峽谷等特殊地理位置處；四周是山丘的潮濕盆地，如輸電線路桿塔四周存在魚塘、水庫等大面積水域；土壤電阻率存在突變的地帶，如：巖石與土壤交界、山坡和稻田的分割等處。低土壤電阻率地區(qū)，容易遭受雷擊。因此，在輸電線路綜合防雷設(shè)計過程中，結(jié)合地質(zhì)勘探資料，科學(xué)合理選擇線路路徑，有選擇避讓易雷擊區(qū)，可以從路徑選址方面提高線路防雷水平。

2.2適當增加絕緣子數(shù)提高輸電線路絕緣水平

在DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》中關(guān)于絕緣子數(shù)規(guī)定為：在海拔不超過1000m的地區(qū)，輸電線路其懸垂絕緣子串的絕緣子個數(shù)分別不低于7片（110kV）、13片（220kV）、17片（330kV）、25片（500kV），且對于大跨越檔距全高超過40m的輸電線路桿塔而言，其高度每增高10m則應(yīng)相應(yīng)增加1片絕緣子。由于我國處于1000m以上的海拔地區(qū)范圍較廣，其輸電線路大多架設(shè)在山間盆地中，因此筆者建議：

①在進行輸電線路懸垂絕緣子片數(shù)選型設(shè)計過程中，如果該地區(qū)平均海拔在1000m及以上，在設(shè)計過程中應(yīng)嚴格按照設(shè)計規(guī)程要求乘以海拔校正系數(shù)。

②對于直線桿塔而言，35～220kV的輸電線路宜考慮增加1片，對于220kV及以上電壓等級輸電線路宜考慮增設(shè)1～2片絕緣子；耐張桿塔宜結(jié)合工程特性按實際需要考慮增設(shè)1～2片絕緣子；

③對于可能多次遭受雷擊的輸電線路桿塔，在進行技術(shù)升級改造設(shè)計過程中，宜結(jié)合工程實際考慮增設(shè)1～2片絕緣子；

④對于大跨越桿塔或布設(shè)在山頂處的輸電線路桿塔絕緣子串設(shè)計過程中，宜考慮增設(shè)1～2片絕緣子，以提高輸電線路桿塔綜合耐雷水平，確保輸電線路設(shè)計方案具有較高的運行安全可靠性。

2.3合理設(shè)計方案增加導(dǎo)線與避雷線間的耦合系數(shù)

根據(jù)雷擊閃絡(luò)的反擊原理可知，通過減少電感、降低接地電阻、增加導(dǎo)線與避雷線間的耦合系數(shù)等，可以在一定程度上增加輸電線路的綜合耐雷水平。因此，在輸電線路綜合防雷設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合工程實際考慮架設(shè)雙避雷線或在導(dǎo)線下放布設(shè)耦合地線等方式來增加耦合系數(shù)，這樣可以有效限制桿塔端部電壓降低雷擊過程中懸垂絕緣子串上的過電壓幅值Uj。

2.4同塔雙回線路不同回路間設(shè)計不平衡絕緣方案

在輸電線路防雷設(shè)計中，采用不平衡絕緣防雷方案實際就是對于同塔雙回線路不同回路選用不同片數(shù)的絕緣子串[3]。也即當雷擊輸電線路時，絕緣子串片數(shù)少的回路將先發(fā)生閃絡(luò)，其閃絡(luò)后的導(dǎo)線就相當于地線，這樣可以增加同塔上的另一回導(dǎo)線的耦合作用，進而確保絕緣子串片數(shù)多的回路耐雷水平增高而不至于發(fā)生閃絡(luò)，確保其中一回路繼續(xù)安全可靠供電。

2.5安裝線路氧化鋅避雷器

避雷線的架設(shè)在一定程度上能夠降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓，但不能完全消除感應(yīng)雷的破壞作用，這要求在線路適當位置裝設(shè)避雷器來將雷電流有效泄放入大地中，從而達到限制雷擊過電壓，保護電器設(shè)備運行安全的作用。安裝線路氧化鋅避雷器可以較大提高110kV及以上輸電線路的綜合耐雷水平，有效降低輸電線路繞擊和反擊故障的發(fā)生，其對于雷電活動較為頻繁且采用常規(guī)措施很難降低桿塔接地電阻的工程中，采用線路氧化鋅避雷器其防雷效果相當明顯。

3、結(jié)束語

為了有效防止和減少雷害對輸電線路造成的破壞，在輸電線路綜合防雷設(shè)計過程中，要充分結(jié)合工程特性，考慮輸電線路工程區(qū)的雷電活動頻率及強弱程度、地形地貌、土壤電阻率等相關(guān)因素，同時還要結(jié)合工程區(qū)已投運輸電線路的運行經(jīng)驗、技改經(jīng)驗等，通過技術(shù)、經(jīng)濟等方面的綜合比較分析，比較出較為優(yōu)越的綜合防雷設(shè)計方案，確保輸電線路具有較高防雷、耐雷水平。

參考文獻

[1]林韶文，黃群古，曾益民.多雷區(qū)輸電線路及變電站防雷保護[J].高電壓技術(shù)，2003，29（5）：17-18.

[2]李景祿.輸電線路桿塔接地及其降阻措施[J].電瓷避雷器，2003（3）：40-42.

作者簡介

殷青巖（1980），男，籍貫：安徽碭山人，職稱：工程師，學(xué)歷：本科，主要研究方向：輸電線路運維管理、設(shè)計管理。