淺談架空輸電線路的防雷措施

【摘要】架空輸電線路常用的防雷措施有：架設(shè)避雷線，改善桿塔的接地電阻，裝設(shè)避雷器，加強(qiáng)線路絕緣，采用差絕緣方式，安裝避雷針，升高避雷線減小保護(hù)角，裝設(shè)耦合地線等。近幾年來，由于環(huán)境條件的不斷劣化，雷電活動(dòng)頻繁、強(qiáng)度大，架空輸電線路因雷擊引起的跳閘事故也日益增多，危害很大。本文根據(jù)汕尾地區(qū)是強(qiáng)雷、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的山區(qū)，而輸電線路點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)，且暴露在曠野、丘陵或高山的實(shí)際情況，就綜合防雷措施進(jìn)行了一些探討?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，采取綜合防雷措施對(duì)提高輸電線路耐雷水平、吸收雷電過電壓能量、防止絕緣子閃絡(luò)、斷線事故發(fā)生、降低輸電線路雷擊跳閘率是十分有效的。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；防雷；措施

一、前言

輸電線路所經(jīng)之處大都是曠野和丘陵、高山，且線路長(zhǎng)，遭受雷擊的機(jī)率較大。輸電線路的故障以雷擊跳閘的居多，尤其是在山區(qū)，雷擊跳閘引起的輸電線路故障遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力破壞，高居前列。雷擊輸電線路，過電壓波沿線路傳播到發(fā)電廠和變電站，引起線路開關(guān)跳閘，或者線路元件和電氣設(shè)備的損壞、供電中斷等事故。

二、雷電對(duì)輸電線路的危害

雷電放電過程中，對(duì)輸電線路有很大的危害性。1、雷云對(duì)地放電時(shí)，位于雷擊點(diǎn)附近的導(dǎo)線上，將產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，會(huì)使輸電線路的絕緣發(fā)生擊穿或閃絡(luò)；2、雷電流通過導(dǎo)體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，使輸電線路的避雷線發(fā)生斷股；3、雷云對(duì)地放電時(shí)，強(qiáng)大的雷電流會(huì)劈裂輸電線路的電桿和橫擔(dān)甚至擊毀桿塔等。

三、雷害事故的判別與特征

汕尾地區(qū)的輸電線路經(jīng)過的地形復(fù)雜，很多輸電線路的桿塔位于高山峻嶺地段，而且輸電線路普遍較長(zhǎng)，極易受到雷害的破壞。根據(jù)歷年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，輸電線路容易遭受雷擊的地段桿塔通常有：山頂?shù)母呶粭U塔，向陽半坡的高位桿塔，山谷迎風(fēng)氣流口上的桿塔，處于兩種不同土壤電阻率土壤接合部的桿塔，傍山又臨水域地段桿塔。雷擊輸電線路通常以反擊和繞擊為主。反擊的特征有：1、桿塔的耐雷水平很低時(shí)；2、接地電阻大，同一桿塔有多相閃絡(luò)；3、閃絡(luò)桿塔在易受雷擊區(qū)，歷年落雷頻繁；4、相鄰的桿塔可能同時(shí)閃絡(luò)，但是不同相。繞擊的特征有：1、桿塔在易受雷擊區(qū)，歷年落雷頻繁；2、桿塔的耐雷絕緣水平設(shè)計(jì)很高；3、接地電阻很小，同一桿塔發(fā)生多相閃絡(luò)；4、一基桿塔或相鄰兩基桿塔的頂相或同一邊相閃絡(luò)；5、山區(qū)較高的桿塔，相鄰兩基中相或邊相閃絡(luò)。

四、輸電線路主要的防雷措施

根據(jù)歷年的線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合汕尾地區(qū)線路的實(shí)際情況，防雷的措施主要有以下幾方面。

1、架設(shè)避雷線。當(dāng)前，輸電線路的常規(guī)防雷保護(hù)措施主要是通過架設(shè)避雷線。避雷線的主要作用是防止雷電直擊導(dǎo)線，同時(shí)還具有以下作用：（1）分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；（2）通過對(duì)導(dǎo)線的耦合作用，可以減小輸電線路絕緣子的電壓；（3）對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用，可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓。按照現(xiàn)行規(guī)程對(duì)各級(jí)電壓線路架設(shè)架空避雷線的要求有如下規(guī)定：（1）330kV及500kV線路應(yīng)沿全線架設(shè)雙避雷線；（2）220kV線路應(yīng)沿全線架設(shè)避雷線。在山區(qū)宜架設(shè)雙避雷線，但少雷區(qū)除外；（3）110kV線路一般應(yīng)沿全線架設(shè)避雷線。在雷電活動(dòng)特別強(qiáng)烈地區(qū)，宜架設(shè)雙避雷線。在少雷地區(qū)或運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明雷電活動(dòng)輕微地區(qū)，可不沿全線架設(shè)避雷線，但應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。（4）60kV線路，負(fù)荷重要且所經(jīng)地區(qū)年平均雷暴日數(shù)為30天以上者地區(qū)，宜全線架設(shè)避雷線；（5）裝設(shè)避雷線的線路，要求桿塔上避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角為：對(duì)220kV及330kV雙避雷線線路，一般采用200左右，山區(qū)單避雷線線路一般采用250左右；500kV線路一般不大于150，山區(qū)宜采用較小的保護(hù)角；重冰區(qū)的線路，不宜采用過小的保護(hù)角；桿塔上兩根避雷線間的距離，不應(yīng)超過導(dǎo)線與避雷線間垂直距離的5倍。

2、降低線路桿塔的接地電阻。降低輸電線路桿塔的接地電阻，可以避免避雷線受雷擊后不使線路絕緣發(fā)生閃絡(luò)，能有效提高輸電線路的耐雷水平，防止反擊，是一項(xiàng)基本的防雷措施。降低輸電線路桿塔接地電阻的方法有：（1）增加接地極的埋深和數(shù)量；（2）對(duì)于接地土壤不好的采取換土措施；（3）在接地極周圍施加降阻劑；（4）外引接地到附近的池塘河流中，裝設(shè)水下接地網(wǎng)等辦法。

3、減小線路的保護(hù)角。在地面傾角比較大的區(qū)域，采取減小保護(hù)角直至為負(fù)值的方法來改善保護(hù)范圍，將兩根避雷線各向外側(cè)移一定的距離，全部或部分抵消地面傾角的影響，以減小對(duì)兩邊相的保護(hù)角，經(jīng)過計(jì)算證明中相導(dǎo)線仍然在保護(hù)的范圍內(nèi)。山區(qū)是強(qiáng)雷區(qū)，也是易繞擊區(qū)，要減少繞擊率，縮小保護(hù)角是最有效、最經(jīng)濟(jì)的手段。但是，受桿塔尺寸限制及停電實(shí)施困難等因素影響，在現(xiàn)有的塔上減少保護(hù)角的可行性不大，只能建議在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)線路所處的具體地形、具體論證確定合理的保護(hù)角，以求得安全和經(jīng)濟(jì)的合理平衡。對(duì)于防雷保護(hù)角達(dá)不到要求的桿塔，我們采取安裝線路避雷針，2010年至2011年已對(duì)98基桿塔安裝線路避雷針，減小保護(hù)角，提高防雷水平。

4、適當(dāng)加強(qiáng)線路絕緣。在保持避雷線的的高度不變，即保持桿塔結(jié)構(gòu)不變時(shí)，增加絕緣子的片數(shù)可以降低導(dǎo)線的高度，保護(hù)角減小。因此，可以在輸電線路遭受雷擊頻率較高的部分線段，增加1—2片絕緣子。同時(shí)、還可以通過改用大爬距絕緣子、增大桿塔頭空氣間距等措施來提高輸電線路的絕緣水平和耐雷水平。對(duì)已建成投運(yùn)的線路，除了考慮投資的因素外，還會(huì)受制于線路桿塔頭部的結(jié)構(gòu)尺寸，故只能在有限的范圍內(nèi)加強(qiáng)絕緣。自1998年開始，汕尾地區(qū)的輸電線路已逐步開展絕緣子的調(diào)爬工作，把原來運(yùn)行的普通瓷質(zhì)絕緣子逐步更換為防污型絕緣子、合成絕緣子及玻璃絕緣子。由于玻璃絕緣子和合成絕緣子具有少維護(hù)等瓷質(zhì)絕緣子不具備的優(yōu)點(diǎn)，保證了線路的絕緣水平。對(duì)增加絕緣子片數(shù)以提高雷擊塔頂?shù)哪屠啄芰r(shí)，應(yīng)充分考慮導(dǎo)線弧垂必需滿足對(duì)地安全距離的要求。

5、增加接地引流線，提高泄流能力。因架空地線掛線金具與桿塔掛線耳之間是線接觸，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)架空地線與桿塔很難做到可靠接地，地線掛線孔的螺栓絲扣有燒熔現(xiàn)象。分析認(rèn)為，該點(diǎn)對(duì)雷電流的泄漏來說是一個(gè)間隙。因此，采取的方法是在全線路增加接地引流線。耐張桿塔兩側(cè)的架空地線予以跳通，且跳通后與塔體可靠連接；直線桿塔增加接地引流線，改善架空地線與接地引下線的連接系統(tǒng)。這樣，提高了泄流能力，從而提高了輸電線路的耐雷水平。目前，汕尾局輸電的輸電線路已采取了這一措施。

五、結(jié)論

為降低汕尾地區(qū)輸電線路的雷害事故，我們采取了以下幾種措施：（1）降低桿塔接地電阻、保證架空地線、接地引下線、接地網(wǎng)的良好連接；（2）增加接地引流線，提高泄流能力；（3）增加導(dǎo)線絕緣子片數(shù)或采用玻璃絕緣子、合成絕緣子；（4）在多雷區(qū)且易遭雷擊及降低接地電阻有困難的山區(qū)使用復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器；以上措施對(duì)防御輸電線路雷害事故有較好效果。

因此，根據(jù)線路電壓等級(jí)、系統(tǒng)運(yùn)行方式、線路所經(jīng)地區(qū)的地形、地質(zhì)情況等等諸多方面綜合分析，并總結(jié)已取得的經(jīng)驗(yàn)，采取有針對(duì)性的綜合防雷技術(shù)措施，是可以達(dá)到減少輸電線路雷擊跳閘故障，提高供電可靠性的目的。