架空輸電線路防雷措施分析

【摘要】隨著電力事業(yè)的快速發(fā)展，對電網(wǎng)及電力系統(tǒng)的保護作用顯得越來越重要。作為電力系統(tǒng)的關鍵部分，架空輸電線路要能夠經(jīng)受在長時間戶外的暴露的情況下抵抗住外界環(huán)境的侵蝕，尤其是對于外界不良因素的損害的抵抗，這些自然災害中損害最為嚴重的就是雷擊。架空輸電電路的防雷工作是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要措施。介紹架空輸電線路雷害的過程探討架空輸電線路防雷的具體措施。

【關鍵詞】架空輸電線路；雷擊；措施；分析

一、引言

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在經(jīng)濟的帶動下的快速發(fā)展，人們的物質(zhì)文化生活也有了很大程度的提高，在這種條件下，對電能有了更高的需求，為了實現(xiàn)供電的安全可靠性，供電系統(tǒng)的安全被人們提上了重要的日程安排上來，輸電線路作為供電系統(tǒng)的輸出的電能的重要安全線，其安全穩(wěn)定的運行對電能的安全供應有著十分重要的意義。近幾年來，輸電線路的雷擊事件發(fā)生較為頻繁，由于雷擊所造成的斷線，短路、開關跳閘等事故嚴重影響著供電系統(tǒng)的安全運行，目前對于架空輸電線路最重要的任務就是防范雷電災害的發(fā)生，因此我們需要在深入研究的基礎上，對于雷擊時系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)及過電壓等原因進行細致的分析，從而找出最好的防范雷擊的安全措施，以保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

二、輸電線路遭受雷擊的情況

（一）線路遭受雷擊情況分類。按地形地貌統(tǒng)計，平原地區(qū)線路遭受雷擊所占比例為29%，山地占40%，丘陵31%；按線路遭雷后故障相別統(tǒng)計，邊相占75%，中相占20%，三相占5%；按避雷線對邊導線保護角統(tǒng)計，雷擊跳閘中，小于15度，占37%；15度以上占63%，以上數(shù)據(jù)說明在山區(qū)、丘陵地區(qū)、邊相是雷擊跳閘的多發(fā)情況。

（二）線路遭受雷擊的原因。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雷過電壓，按遭受雷擊的方式可分為直擊雷和感應雷，本文不再對直擊雷和感應雷作詳細解釋。

（三）雷電的主要危害。雷擊會產(chǎn)生高達數(shù)萬伏甚至數(shù)十萬伏的沖擊電壓，如此巨大的電壓瞬間沖擊電氣設備，足以擊穿絕緣體，使設備發(fā)生短路，導致燃燒、爆炸等直接災害；幾十至上百千安的雷擊電流會產(chǎn)生大量熱能，雷擊點的局部溫度會很高，足以導致金屬熔化，引發(fā)火災和爆炸；雷電流機械效應主要表現(xiàn)為被雷擊物體發(fā)生爆炸、扭曲、崩潰、撕裂等現(xiàn)象，導致財產(chǎn)損失和人員傷亡。

三、輸電線路的防雷措施

（一）加裝線路避雷器。加裝線路避雷器以后，當輸電線路遭受雷擊時，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，當雷電流超過一定值后，避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導線，傳入到相鄰桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導線時，由于導線間的電磁感應作用，將分別在導線和避雷線上產(chǎn)生耦合分量。因為，避雷器的分流遠遠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線電位提高，使導線和塔頂之間的電位差小于絕緣子的閃絡電壓，絕緣子不會發(fā)生閃絡，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行防雷的明顯特點。

（二）架設避雷線。架設避雷線是送電線路最基本的防雷措施之一。避雷線在防雷方面有以下功能：1.防止雷電直擊相線；2.雷擊塔頂時對雷電流有分流作用，減少流入塔桿的雷電流，使塔頂電位降低；3.對導線有耦合作用，降低雷擊桿塔時塔頭絕緣（絕緣子串和空氣間隙）上的電壓；4.對導線有屏蔽的作用，降低導線上的感應電壓。隨著線路電壓等級的下降，線路的絕緣水平也隨之逐級下降，避雷線的防護效果也就逐步降低。無論從成本或者是從防雷作用的角度來說，避雷線在很低電壓（例如20kV以下）時失去實用意義。因此，避雷線一般只用于高壓輸電線路中。

（三）降低桿塔接地電阻。對架空線路桿塔的接地電阻和形式在電力行業(yè)標準《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》《交流電氣裝置的接地》中都提出了具體的要求，是設計、安裝和改造架空線路桿塔接地的依據(jù)。雷電活動強烈的地方和經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔和線路，應改善接地裝置，適當提高絕緣水平或架設耦合地線。

1.桿塔的接地電阻

（1）避雷線線路桿塔的接地電阻。有避雷線的線路，每基桿塔不連避雷線時的工頻接地電阻，在雷雨季節(jié)干燥時，一般不宜超過表1 中所列的數(shù)值。

（2）無避雷線線路桿塔的接地電阻對于中雷區(qū)及多雷區(qū)10kV及35kV 無避雷線線路，宜采用措施減少雷擊引起的多相線短路和兩相異地接地引起的斷線事故，鋼筋混凝土桿和鐵塔應充分利用自然接地體作用，在土壤電阻率不超過100Ω·m或有運行經(jīng)驗的地區(qū)，可不另設人工接地裝置。

2.桿塔接地形式

（1）架空輸電線路桿塔接地裝置的型式應優(yōu)先采用自然接地體，當自然接地體無法達到要求時，需增設人工接地體。人工鋼質(zhì)垂直接地體的長度宜為2.5米，其間距以及人工水平接地體的間距均宜為5米，當受地方限制時可適當減小，人工接地體在土壤中的埋設深度不應小于0.5米，并宜敷設在凍土層以下，其距墻或基礎不宜小于1米，且遠離高溫等影響土壤電阻率升高的地方。

（2）在高土壤電阻率的地方，宜采用多支線外引接地裝置，外引長度不宜大于有效長度。

（3）雷電活動強烈的地方和經(jīng)常發(fā)生雷擊故障的桿塔和線段，應改善接地裝置，架設避雷線，適用加強絕緣或架設耦合地線。鋼筋混凝土桿鐵橫擔和線路的避雷線支架、導線橫擔與絕緣子固定部分或瓷橫擔固定部分之間，宜有可靠的電氣連接并與接地。主桿非預應力鋼筋可以綁扎或焊接連成電氣通路，則可兼作引下線，利用鋼筋兼作引下線的鋼筋混凝土桿，其鋼筋與接地螺母，鐵橫擔間應有可靠的電氣連接。

（四）裝設自動重合閘裝置。為防止線路中斷放電，可裝設自動重合閘裝置。這樣，即使線路跳閘也不中斷供電。由于線路絕緣具有自恢復性能，大多數(shù)雷擊造成的閃絡事故在線路跳閘后能夠自行消除。因此，安裝自動重合閘裝置對于降低線路的雷擊事故率具有較好的效果。

結束語

架空線的防雷工作是一項長期復雜的系統(tǒng)工程，架空輸電線路防雷設計的目的就是提高線路的耐雷水平，降低線路的雷擊跳閘率，確保電網(wǎng)的安全運行。在考慮線路防雷方式時，應考慮到線路遭受雷擊的類型，進行相應的防雷設計保護，同時應全面考慮線路的重要程度、系統(tǒng)運行方式、線路經(jīng)過地區(qū)雷電活動強弱、地形地貌特點、土壤電阻率的高低條件，結合當?shù)卦芯€路的運行經(jīng)驗，綜合比較，因地制宜，采取合理的防雷保護措施。

參考文獻

[1]陳文旺.淺談電力系統(tǒng)輸電線路與防雷措施[J].機電信息，2009，36（246）：105—106.

[2]沈培坤，劉順喜.防雷與接地裝置[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

[3]葉清泉，林聞達.輸電線路防雷處理[J].中國科技信息，2008（21）：169—170.