高壓輸電線路的雷電安全防護研究

郝惠斌

(國網(wǎng)寧夏電力公司寧東供電公司,寧夏靈武 750411)

高壓輸電線路的雷電安全防護研究

郝惠斌

(國網(wǎng)寧夏電力公司寧東供電公司,寧夏靈武 750411)

由于我國占地面積廣且地形變化復雜,所用的高壓輸電線路基本上都是暴露在野外作業(yè),受惡劣環(huán)境影響,其受雷擊的風險較高,從而影響到線路的正常供電,嚴重情況下可能會發(fā)生擊穿短路事故。為保障輸電線路的安全、可靠運行,本文從多個方面提出高壓線路的雷電防護措施,以最大化地降低雷電事故對輸電線路造成的危害。

高壓輸電線路 雷擊 安全防護

隨著工業(yè)生產(chǎn)及日常生活用電量的增加，供電系統(tǒng)建設規(guī)模在不斷擴大以滿足用電量的需求，從而需配備更多的高壓輸電線路完成電能的傳輸。由于高壓輸電線路多為露天作業(yè)，其所經(jīng)地區(qū)地貌復雜且天氣惡劣，因而其極易受雷電作用，造成停電事故，并可能會威脅到人身安全等，因而為保證供電線路的安全、可靠供電，提高高壓輸電線路的抗雷擊能力是電力工程師需慎重考慮的問題。

1 高壓輸電線受雷擊現(xiàn)狀及危害

在我國高壓輸電線路運行的跳閘事故進行統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，因雷電襲擊造成的跳閘問題占居大多數(shù)，尤其是處于雷電事故多發(fā)帶及土層電阻率高的地區(qū)，雷擊事故更是引起線路跳閘的直接原因。

雷電在襲擊高壓輸電線路時，由于線路良好的傳電性能，雷電流將順著輸電線路的路徑進入到變電站系統(tǒng)，進而可能會威脅到變壓站設備的安全使用。由于變電站是整個供電系統(tǒng)的核心設備，而站內(nèi)的變壓器等設備的內(nèi)絕緣層恢復能力差，一旦因雷擊作用受到損壞，將破壞整個供電系統(tǒng)的安全運行，從而引起供電區(qū)內(nèi)大范圍的停電，影響到正常的生產(chǎn)、生活；另外，在雷電活動較頻繁情況下，變電站可能無法承受雷擊而引起開關設備閃絡甚至發(fā)生爆炸事故，嚴重威脅到人身生命及財產(chǎn)安全。

2 高壓輸電線路受雷擊原因分析

2.1 高壓輸電線路本身的設計與建設

首先受地區(qū)地形及線路傳電性能的限制，高壓輸電線路在進行排線安裝時排列較為密集，因而增大被雷電擊穿的幾率；其次，高壓輸電線路的自身設計存在的缺陷問題也是造成其受雷擊的原因之一。由于技術的局限性，早期的高壓輸電線路抗雷擊能力差，且使用的水泥桿塔架設的高壓線路利用內(nèi)部鋼芯進行接地，一旦遭受雷擊，極容易引發(fā)爆炸事故。另外在絕緣防護方面，因考慮到設備的管理維護等工作量，線路多使用合成絕緣子，然而合成絕緣子在安裝時兩端均留有部分空氣間隙，因而對高壓輸電線路的保護能力較弱，增大雷擊事故風險。

2.2 雷電活動現(xiàn)象引發(fā)雷擊事故

雷電活動是空氣中長期積累的電荷進行放電的過程，其以脈沖形式瞬間可釋放出巨大的電能，主要通過直接放電、感應雷擊、過電壓等方式侵入到輸電線路作用。直接放電方式主要是雷電釋放出的強電流在空氣摩擦作用下，產(chǎn)生大量的熱能進而損壞輸電線纜；而感應雷擊則主要是通過靜電感應及電磁感應這兩種物理形式實現(xiàn)對高壓輸電線路的破壞；過電壓放電則是雷電放電中危險及破壞系數(shù)極大的形式，其通過直接放電或感應雷等方式使得輸電導線及其管道內(nèi)出現(xiàn)過電壓，擊穿其表面的絕緣層，造成相與相間或相與地間形成短路，引發(fā)安全事故。

3 高壓輸電線路的雷電防護措施

3.1 高壓輸電路線的合理布局

在一些地區(qū)高壓輸電線路易受到雷電襲擊，若是能避開雷擊事故多發(fā)地帶，或是提高高壓線路的防雷水平，便可降低高壓線路因雷擊事故而造成的損失。一般而言，雷擊事故多發(fā)地主要集中在土壤較潮濕的地區(qū)，如水池、沼澤地等，另外在土壤層電阻率發(fā)生突變的地帶如陸地與巖石交界地區(qū)等也容易發(fā)生雷擊現(xiàn)象，因此在進行高壓輸電線路的布局規(guī)劃時，應盡量遠離這些地區(qū)。

3.2 高壓輸電線避雷線的架設

在高壓輸電線路中架設避雷線是防止其受雷擊最基本有效的措施。避雷線的架設主要用于在雷電侵入高壓輸電線路時，將部分雷電流通過避雷線進行轉(zhuǎn)移，從而減少流行桿塔內(nèi)的雷電并降低過電壓，防止線路被擊穿。在實際應用中，為更好地發(fā)揮避雷線吸收雷電能力，避免雷電繞過避雷線直接作用于高壓線路，應適當?shù)亟档屠@擊率，且避雷線與邊導線間的保護角應設置在20度到30度。避雷線的防護作用隨著輸電線路的電壓值而變化，電壓越高，其對線路的防護性能越好。

3.3 高壓輸電線路的桿塔接地處理

在輸電線路的桿塔結構中，應安裝適合的接地裝置，從而在發(fā)生雷電的情況下能夠降低因雷擊作用形成的過電壓對線路的破壞。接地裝置在選擇時應以當?shù)赝寥莱睗穸?、酸堿值等為參考因素，選擇耐腐蝕性且使用壽命較長的接地體；對于山區(qū)或其他土壤高電阻率的地區(qū)，應配合使用接地電阻降阻劑，進而減少接地極與其所處土壤間介質(zhì)的接觸電阻值，增強桿塔的抗雷擊能力。

3.4 高壓輸電線路中避雷器的安裝

雖然在高壓輸電線路中架設避雷線能夠有效地改善其防雷水平，然而避雷線的架設并不能完全確保高壓線路不發(fā)生過電壓情況，因而可在高壓線路上安裝避雷器以將雷電流通過低阻抗電路進行分流，進而實現(xiàn)二次降壓作用。因高壓輸電線路在安裝避雷器后，其可將部分雷電流分流進相鄰的鐵塔中，而另一部分則經(jīng)過桿塔體進入到大地進行吸收。

在進行高壓輸電線路避雷器的安裝時，因考慮到其安裝成本較高等因素，在進行安裝規(guī)劃時應充分考慮到線路所在地雷電事故的發(fā)生頻率，并結合其鐵塔工作運行情況綜合進行避雷器的安裝設計。一般根據(jù)實際經(jīng)驗，線路中避雷器的安裝應優(yōu)先考慮如地形險惡的山區(qū)易受雷擊的鐵塔，水電站附近接地電阻值較大的鐵塔等。

4 結語

因高壓輸電線路主要集中在野外作業(yè)，因而其受雷電襲擊是無法避免的。因自然界的雷電活動是突發(fā)進行的，其放電頻率及放電量的多少是無法完全掌握的，因此難以徹底地防止雷電對輸電線路的危害。在實際規(guī)劃輸電線路時，應對當?shù)氐匦蔚孛?、雷電活動強弱、土壤潮濕度等全面進行考察，進而因地制宜地規(guī)劃出高壓線路的路徑，并采取合理的措施降低雷擊作用，實現(xiàn)輸電線路的安全、穩(wěn)定供電。

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