高壓架空輸電線路防雷措施研究

焦大旬

國網(wǎng)重慶市電力公司石柱縣供電分公司

高壓架空輸電線路防雷措施研究

焦大旬

國網(wǎng)重慶市電力公司石柱縣供電分公司

高壓架空輸電線路因雷擊發(fā)生事故是常見的，占據(jù)總故障的比例也是較高。對于輸電線路來說，越高的電壓等級受到雷擊的概率就越高，造成的危害也就越大。傳統(tǒng)的變電站接入輸電線路的方式是和主地網(wǎng)直接相連，沒有將直擊雷電流卸載裝置設(shè)置上，一旦輸電線路被雷擊中，造成的損失難以估量。當(dāng)前使用的不少絕緣設(shè)備自身恢復(fù)速度緩慢，因此輸電線路很容易出現(xiàn)跳閘。找到更加有效的防雷技術(shù)和方法成為了電力工作者關(guān)注的重點(diǎn)問題，本文對高壓架空輸電線路防雷措施相關(guān)方面進(jìn)行分析和探討。

高壓架空；輸電線路；防雷措施

1 雷電的危害

雷擊對高壓輸電線路的危害主要表現(xiàn)為：影響設(shè)備的絕緣，流過的大量電流使得設(shè)備迅速升溫，導(dǎo)致其發(fā)生異常甚至爆炸；雷擊使得導(dǎo)體出現(xiàn)靜電感應(yīng)，造成導(dǎo)體因放電而引起局部升溫，導(dǎo)致其扭曲變形或起火；雷擊使得設(shè)備通過大量電流，導(dǎo)致繼電保護(hù)設(shè)備動作，當(dāng)雷擊持續(xù)時(shí)間超過繼電保護(hù)設(shè)備重合閘延時(shí)則會造成重合閘不成功，影響電網(wǎng)供電的可靠性。

2 高壓架空輸電線路防雷措施

隨著技術(shù)的發(fā)展，防雷措施有了長足的進(jìn)步，主要有降低桿塔接地電阻、減小保護(hù)角、架設(shè)避雷線、安裝避雷器等，通過實(shí)際應(yīng)用，均有一定的防雷效果。

2.1 降低桿塔接地電阻

一般高度桿塔，可以通過降低桿塔接地電阻的方式降低發(fā)生雷擊的頻率。大多數(shù)的雷電的電流幅值較小，通過降低接地電阻的方法能夠取得較好的效果。廣東省作為山區(qū)較多的省份之一，通過換土、使用降阻劑以及人工改變電阻率的方式來降低電阻。在土層厚度不滿足的地方，沿水平接地體挖接地槽，槽深1m，接地極坑深3m，底部直徑1m。挖掘完成后，先鋪設(shè)20cm的黏土夯實(shí)后，放置接地體，再使用回填土層層夯實(shí)。降阻劑是在接地極附近使用，通過放大接地極的外形尺寸，降低與周圍介質(zhì)之間的接觸電阻，降阻劑適用于小型接地網(wǎng)和小面積的集中接地。人工改變電阻率主要是通過使用低電阻率的材料制造接地體，減少電阻率。

2.2 減小保護(hù)角

保護(hù)角的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到現(xiàn)場實(shí)際情況，在山林地區(qū)，應(yīng)采用較小的保護(hù)角，特別是在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，對繞擊率較高的區(qū)段或桿塔，采取恰當(dāng)措施減小地線保護(hù)角。特別是在強(qiáng)雷區(qū)和多雷區(qū)，地面坡度較大時(shí)，降低保護(hù)角有難度，可以考慮使用線路避雷器。

2.3 架設(shè)避雷線

目前，高壓輸電線路防雷普遍采用架設(shè)架空設(shè)防雷接地線(即避雷線)。架空防雷接地線在應(yīng)對雷擊上主要表現(xiàn)為以下幾方面：第一是分流作用，在架空輸電線路被雷擊時(shí)會降低桿塔上流經(jīng)的電流，從而降低桿塔電壓，達(dá)到保護(hù)桿塔和輸電線路的目的。第二是通過耦合作用降低絕緣子的電壓，從而保護(hù)絕緣子，防止閃絡(luò)現(xiàn)象的出現(xiàn)。第三是屏蔽作用，因?yàn)榧芸辗览捉拥鼐€的電位相對輸電線路更低。目前在架空防雷接地線的架設(shè)上，我國采用的標(biāo)準(zhǔn)是220kV及以上電壓等級的架空輸電線路應(yīng)全線架設(shè)架空防雷接地線，500kV及以上電壓等級的超高壓輸電線路則應(yīng)架設(shè)雙架空防雷接地線。

2.4 安裝避雷器

隨著技術(shù)的發(fā)展，避雷器已經(jīng)能較好的完成避雷效果，特別是大量先進(jìn)避雷器的推廣應(yīng)用，更是有效保障了輸電線路的安全運(yùn)行，常見的有放電管類避雷器、壓敏電阻類避雷器、間隙類避雷器等等。其中：開放式放電管避雷器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、漏電流小、通流能力強(qiáng)、無電弧噴瀉，而它的缺點(diǎn)是反映時(shí)間慢、殘壓較高、產(chǎn)品一致性差、有續(xù)流；密閉式氣體放電管的優(yōu)點(diǎn)是體積小、通流量大、無電弧，而它的缺點(diǎn)是產(chǎn)品一致性差、有續(xù)流并且殘壓較高；電阻類的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間較快、通流容量大、殘壓較低并且無跟隨電流，而它的缺點(diǎn)是老化速度快、漏電流較大、熱穩(wěn)定一般；開放式間隙避雷器的優(yōu)點(diǎn)是放電能力強(qiáng)、通流量大、漏電流小、熱穩(wěn)定性好，而它的缺點(diǎn)是殘壓高、存在續(xù)流、反映時(shí)間慢；密閉式間隙避雷器的優(yōu)點(diǎn)是放電電流大、無電弧外瀉、漏電流小、無續(xù)流、熱穩(wěn)定性好，而它的缺點(diǎn)是殘壓高、反映時(shí)間慢；抑制二極管類防雷器的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間、殘壓低、體積小、動作精度高、快無續(xù)流，而它的缺點(diǎn)是通流量小。

2.5 架設(shè)耦合地線

在導(dǎo)線下面架設(shè)耦合地線，可以增加分流和耦合作用，降低絕緣子串上的電壓，提高線路的耐雷水平。由于耦合地線在導(dǎo)線下方且與大地相連接，實(shí)際上相當(dāng)于降低桿塔高度，減小繞擊率。耦合地線與避雷線將導(dǎo)線屏蔽其中，減小了山區(qū)線路由于地形影響而使導(dǎo)線受到側(cè)擊的概率。但是，耦合地線的終端桿塔因雷擊分流作用減小和大氣電場分布的畸變，可能會成為相對的薄弱點(diǎn)，更易遭受雷擊。因此，應(yīng)盡量降低終端桿塔的接地電阻，并增加一片絕緣子。線路架設(shè)耦合地線后，可能會對桿塔強(qiáng)度、導(dǎo)線交叉跨越等產(chǎn)生影響，因此一般只適用于丘陵、山區(qū)、跨越檔和降低桿塔接地電阻困難的地區(qū)。

3 防雷工作的未來發(fā)展趨勢

防雷工作是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，雖然防雷技術(shù)處于發(fā)展中，但仍沒有一個(gè)萬試萬靈的產(chǎn)品，需要加大技術(shù)研究力度，例如雷云起電機(jī)理以及雷電感應(yīng)的定量研究，從理論上完善防雷技術(shù)。由于雷電本身為小概率事件，因此我們在發(fā)展防雷技術(shù)的同時(shí)，還需要進(jìn)行長期、大量的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在促進(jìn)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，為防雷工作的發(fā)展提供詳實(shí)的理論依據(jù)。

結(jié)語

雷電大自然中的一種復(fù)雜現(xiàn)象，同時(shí)隨機(jī)性較強(qiáng)，對于其發(fā)生的概率和時(shí)間、地點(diǎn)我們是不能掌握的。因此在高壓架空輸電線路的防雷過程中，一定要從實(shí)際情況出發(fā)，分析當(dāng)?shù)氐牡乩砬闆r、氣象情況和線路的運(yùn)行情況等，對線路的耐雷水平進(jìn)行正確的核算，采用科學(xué)、合理的方法，將抗雷擊能力提高，以此來最大程度地降低雷擊所造成的損失。

[1]鐘炯聰.高壓輸電線路綜合防雷措施的分析與探討[D].華南理工大學(xué)，2010.

[2]蘇北海.高壓架空輸電線路防雷技術(shù)探討[J].湖南水利水電，2010，(02)：91-94.

[3]王春杰，祝令瑜，汲勝昌，張喬根.高壓輸電線路和變電站雷電防護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電瓷避雷器，2010，(03)：35-46.

焦大旬，男，1972年2月出生，重慶石柱縣人(籍貫)