高壓輸電線路故障跳閘的雷電繞擊問題與對策

黃炳輝

摘要：高壓輸電線路架空敷設(shè)多位于空曠地區(qū)，極易受到雷擊的影響，且線路桿塔相對較高，容易產(chǎn)生繞擊。對高壓輸電線路故障跳閘的雷電繞擊問題進(jìn)行了分析，并提出了有效的應(yīng)對措施，以提升線路運行的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：高壓；輸電線路；跳閘；雷電繞擊

中圖分類號：TM863文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）08－0052－02

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動下，我國的電網(wǎng)工程也不斷完善。架空輸電線路作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其運行的安全性直接關(guān)系著電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在我國，高壓輸電線路多為架空敷設(shè)，地處曠野，延綿距離較長，很容易遭受雷擊而導(dǎo)致跳閘停電，不僅影響了周邊居民的生活用電，還給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。因此，電力工作人員采取有效措施處理高壓輸電線路的雷電繞擊問題，是十分重要且必要的。

1雷電繞擊問題

所謂“雷電繞擊”是指雷電繞過避雷設(shè)備，直擊導(dǎo)線的現(xiàn)象。一般來說，與傳統(tǒng)輸電線路相比，高壓輸電線路本身具備極高的絕緣水平，設(shè)置有避雷線、避雷針等避雷設(shè)施，遭受雷電反擊引起跳閘的可能性較小。但是，由于線路具有高運行電壓、大桿塔結(jié)構(gòu)和長距離運輸?shù)奶攸c，加上避雷設(shè)備并不是百分之百的有效，因此在高壓輸電線路中極易疏導(dǎo)雷電繞擊的威脅，引起線路的跳閘故障。同時，高壓輸電線路經(jīng)過的區(qū)域，地形、雷電活動參數(shù)和線路段自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)等都存在一定的差異，也使得線路的防雷保護(hù)有所不同。經(jīng)過對雷擊跳閘故障原因進(jìn)行統(tǒng)計分析，認(rèn)為繞擊是引起雷擊跳閘的主要原因。由此可見，輸電線路的防雷電繞擊性能是當(dāng)前線路過電壓保護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)，也是需要重點研究的課題。

2防止雷電繞擊的有效措施

針對高壓輸電線路的雷電繞擊問題，目前比較常用且有效的應(yīng)對方法主要包括以下幾種。

2.1減小避雷線的保護(hù)角

結(jié)合相應(yīng)的電氣幾何模型可知，如果避雷線的暴露弧減小、屏蔽弧增大，則雷電繞過避雷線擊中導(dǎo)線的概率也會相對減小。因此，避雷線對輸電線路的保護(hù)角會直接影響輸電線路自身的防繞擊耐雷性能，尤其是在丘陵和山地區(qū)域，由于地面傾角的存在，導(dǎo)線的保護(hù)角會有所增大，從而使得雷電繞擊率增加，這就更需要減小保護(hù)角。在具體應(yīng)用中，又可以分為以下幾種方法：①在保持避雷線高度不變的情況下，適當(dāng)增加絕緣子的片數(shù)，降低導(dǎo)線高度，使得保護(hù)角縮??；②在保護(hù)角不變的情況下，降低輸電線路和避雷線的高度，減小繞擊率；③在避雷線和輸電線路高度不變的情況下，減小兩者的水平側(cè)向距離，減小保護(hù)角，從而減小繞擊率。需要注意的是，雖然這種方式十分經(jīng)濟(jì)、方便，但是避雷線之間的間距不能過寬，避免中相導(dǎo)線防護(hù)的缺乏。而對于存在地勢起伏的山林地區(qū)，可以設(shè)置負(fù)保護(hù)角，有效防止雷電繞擊的產(chǎn)生。

2.2多地線布置

一般來說，對于高壓和超高壓輸電線路而言，需要全線架設(shè)地線，且導(dǎo)線位于地線的下放，接受地線的屏蔽，使得地線成為雷擊的目的物，從而達(dá)到保護(hù)導(dǎo)線的目的。當(dāng)下行先導(dǎo)離線路側(cè)面距離足夠遠(yuǎn)時,雷電將全部擊中地面，只有在離開地線側(cè)面一定距離范圍內(nèi)，可能會發(fā)生雷電繞擊導(dǎo)線。結(jié)合各國的導(dǎo)線防雷技術(shù)，在兩組地線截面固定或者略有增加的前提下，在高塔頂部和線路的兩側(cè)設(shè)置多根地線是十分必要的，可以有效提升線路的防繞擊耐雷性能。多地線布置的方式對于高壓輸電線路的防雷繞擊是十分有效的，但是相對而言造價較高，需要結(jié)合實際情況，合理設(shè)置地線數(shù)量。

2.3旁路屏蔽線

在輸電線路的避雷系統(tǒng)設(shè)置中，通常由桿塔、大地和避雷線共同構(gòu)成屏蔽系統(tǒng)，對線路進(jìn)行防護(hù)。而線路之所以會出現(xiàn)雷電繞擊跳閘事故，一部分原因是屏蔽系統(tǒng)自身的引雷能力不足，因此，需要對其引雷能力進(jìn)行提升，從而有效防止雷電繞擊跳閘故障的發(fā)生。對于斜山坡地段，可以通過架設(shè)旁路屏蔽地線的方式，增強(qiáng)地面的引雷能力，從而減低繞擊率。架設(shè)旁路地線可完全屏蔽導(dǎo)線，能有效降低山坡外側(cè)導(dǎo)線的繞擊概率，因此多用于山區(qū)線路。

2.4線路避雷器

線路避雷器的作用，主要是對于雷電的分流。當(dāng)輸電線路遭受雷擊時，避雷器動作，使得大部分雷電流從自身流入導(dǎo)線，由于其分流作用遠(yuǎn)大于避雷線，導(dǎo)線與避雷線之間產(chǎn)生的耦合作用會使得導(dǎo)線的電位升高，導(dǎo)線與塔頂之間的電位差小于閃絡(luò)電壓，從而避免了閃絡(luò)現(xiàn)象發(fā)生，有效提升了線路的耐雷水平，同樣是一種降低雷電繞擊率的有效手段。通過安裝線路避雷器的方式，能夠有效提高線路的防繞擊耐雷水平，如果可以實現(xiàn)全線安裝，則能將線路的雷擊跳閘率降至0,但是相對而言，這種方式會大大增加線路的建設(shè)成本，全線安裝不太可能，一般安裝在土壤電阻率較高、降阻困難的易擊區(qū)域。

2.5架設(shè)避雷針

避雷針的架設(shè)主要包括兩個部位：①桿塔頂部。這是利用上行雷山的特點，結(jié)合避雷針的尖端放電，產(chǎn)生放電脈沖，引發(fā)上行雷閃放電，起到防止雷電繞擊的目的。②地線上。根據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)，可以根據(jù)輸電線路桿塔的引雷作用和檔距中央位置的弧垂效應(yīng)，將雷電繞擊分為安全、正常和危險區(qū)域，然后對危險區(qū)域（距桿塔10～30 m范圍內(nèi)）進(jìn)行重點防護(hù)。可以采取在避雷線上加裝側(cè)向短針的方式，提升避雷線的引雷能力，避免繞擊的產(chǎn)生。在架空地線上裝設(shè)相應(yīng)的防繞擊避雷針，不僅能夠提升地線的引雷作用，擴(kuò)大其保護(hù)范圍，同時也可以降低線路的保護(hù)角，減小線路繞擊率。

3結(jié)束語

總而言之，繞擊可以說是高壓輸電線路雷擊跳閘故障的主要原因，就我國目前的發(fā)展情況來看，雷電繞擊問題在高壓線路和特高壓線路中時有發(fā)生。因此，電力工作者要切實做好線路的防雷設(shè)計，運用相應(yīng)的技術(shù)措施，提升輸電線路的防繞擊耐雷性能，從而保證高壓輸電線路運行的安全性和可靠性。

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