淺析35kV輸電線路雷害原因及防雷措施

肖衛(wèi)明

【摘 要】本文首先詳細(xì)介紹雷擊造成輸電線路損壞的原因，分析35kV輸電線路的設(shè)備選擇，最后提出35kV輸電線路上的防雷措施。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；35kV；防雷；塔桿

0.引言

35kV輸電線路的分布十分的廣泛，通過惡劣的氣候以及復(fù)雜的地形等條件各地區(qū)的輸電線路也開始日益增多，當(dāng)這些不利的條件使得輸電線路發(fā)生故障時(shí)就會(huì)對整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行造成十分嚴(yán)重的影響。雷電對輸電線路的運(yùn)行危害很大，主要有雷電的機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)及電熱效應(yīng)幾種。機(jī)械效應(yīng)會(huì)造成桿塔或者是相關(guān)建筑的損毀；熱效應(yīng)則會(huì)燒毀導(dǎo)線、設(shè)備，引起火災(zāi)等；電熱效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大氣過電壓，因此會(huì)造成絕緣子閃絡(luò)、開關(guān)跳閘、線路停電等。

1.雷擊造成輸電線路損壞的原因

雷電危害主要是引起過電壓，即大氣過電壓。大氣過電壓有兩種形式即直接過電壓和感應(yīng)過電壓。直接過電壓是由于雷電直接電擊到線路（包括和電路相關(guān)的導(dǎo)線、桿塔、避雷線等）并且在這些設(shè)施上產(chǎn)生危害絕緣的電壓。另外一種則是由于雷擊能量較大，雷電擊到輸電設(shè)備附近的地面上時(shí)，輸電線路的三相導(dǎo)線會(huì)因感應(yīng)而出現(xiàn)高電壓，即感應(yīng)雷電壓。在這種雷電的高頻干擾下，很多暫態(tài)保護(hù)裝置都有可能會(huì)出現(xiàn)各種誤判斷，直接雷擊會(huì)對暫態(tài)保護(hù)造成嚴(yán)重影響。但是由于感應(yīng)雷擊同樣產(chǎn)生更高頻率的高頻暫態(tài)量，因此有時(shí)其產(chǎn)生的危害要高于直接雷擊。同時(shí)由于雷電是產(chǎn)生在雷電的雷云間或雷云與地面設(shè)施間的放電現(xiàn)象，前者稱之為云閃，后者稱之為地閃。其中地閃對輸電系統(tǒng)的危害最大，輸電線路當(dāng)遭受到雷電襲擊時(shí)絕緣被擊穿，因此造成相與地之間或者是相與相之間的短路。由于35k 及以上電網(wǎng)一般采用的是中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，因此在雷擊的作用下將造成電網(wǎng)跳閘，由此引發(fā)大片電網(wǎng)停電事故或者是電網(wǎng)出現(xiàn)不穩(wěn)定故障，使企業(yè)、居民供電中斷，從而造成重大經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，由于雷云在放電過程中，雷電擊中物體時(shí)的沖擊電流可達(dá)數(shù)百千安，從而在這種電流巨大的電磁效應(yīng)、機(jī)械力效應(yīng)和熱效應(yīng)下該物體被損壞。同時(shí)產(chǎn)生這種高達(dá)幾百千伏的大氣過電壓會(huì)沿著擊中的輸電線侵入發(fā)電站和相關(guān)設(shè)施中，造成變壓器、發(fā)電機(jī)等重要電器設(shè)備的損壞，并且有可能危害到電路管理人員的人身安全。

2. 35kV輸電線路的設(shè)備選擇

避雷器的選擇十分重要，35kV輸電線路的避雷器類型主要包括無串聯(lián)間隙和串聯(lián)間隙這兩種類型。由于避雷器需安裝在輸電線路的導(dǎo)線上，因此在對輸電線路的避雷器進(jìn)行選擇時(shí)，需選擇那些體積較小，結(jié)構(gòu)比較單一，重量較輕的避雷器。無串聯(lián)間隙避雷器是比較符合要求的一種，因此在35kV輸電線上無串聯(lián)間隙避雷器是首選。在進(jìn)行避雷器安裝時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w條件進(jìn)行，避雷器安裝一般有兩種方式，一種是垂掉式，直接將避雷器垂掉在導(dǎo)線上；另外一種是豎直式，直接將其豎直安裝在橫桿上。安裝35kV輸電線路上的無串聯(lián)間隙的避雷器時(shí) ， 如果周圍沒有架在連接地面線路或兩邊線路的雙桿塔，那么應(yīng)該選擇豎直式進(jìn)行避雷器的安裝，這樣可以確保避雷器發(fā)揮較好的避雷效果。對35kV輸電線路的技術(shù)性要求主要有線路系統(tǒng)的額定電壓為35kV，對避雷器的額定電壓要求則為42kV，并且避雷器上的工頻電壓應(yīng)當(dāng)小于持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)電壓。

3. 35kV輸電線路上的防雷措施

桿塔不僅具有架空線路的作用，同時(shí)也為輸電線路的正常運(yùn)行發(fā)揮重要作用。塔桿一般與避雷線相連接，主要是將強(qiáng)大的雷電電流向大地進(jìn)行傳導(dǎo)，以保證輸電線路具有一定承受雷擊的水平。接地裝置的接地電阻的大小對于防止雷擊非常關(guān)鍵。桿塔接地裝置的電阻越低，輸電線路的耐雷擊水平越高。如果接地裝置電阻水平不符合要求，接地電阻太高，就會(huì)導(dǎo)致在塔桿下引線處產(chǎn)生很高的反擊電壓，引起輸電線路故障或者是設(shè)備損壞，因此必須降低桿塔接地的電阻?？梢圆扇〉拇胧┲饕校旱谝粚U塔接地的線路盡量外延。比如引至周圍的池塘中，并且在水中安裝地網(wǎng)。第二可以加深桿塔接地裝置的入地深度或者是增加接地電極的數(shù)量。另外還可以在塔桿的周圍加入一些降阻劑或者在進(jìn)行設(shè)備安裝時(shí)選擇電阻低的地方進(jìn)行施工。對每基桿塔工頻接地電阻值的要求，是按不同的土壤電阻率，確定不同的接地電阻值。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，降低桿塔接地電阻，一般可采用接地裝置（帶、管），采用外延接地裝置或連續(xù)伸長接地線。連續(xù)伸長接地線是沿線路在地下埋設(shè)1～2根接地線，并可與下一基桿塔接地裝置相連，但接地線總長不超過500米，此時(shí)對工頻接地電阻不受限制。如果當(dāng)?shù)赝寥离娮栎^高或者是沒有進(jìn)行避雷線的布設(shè)，可以將桿塔的設(shè)備與能夠延長接地的物體進(jìn)行相連，使塔桿的接地設(shè)備連接成低電阻通路，從而預(yù)防雷擊造成的輸電線路和設(shè)備的損壞。

如果當(dāng)?shù)貧夂虮容^惡劣，可以再塔桿的頂端安裝避雷針，可以取得較好的效果，有效地預(yù)防雷擊。如果雷擊活動(dòng)頻繁，可以在其加裝負(fù)角保護(hù)器，并將其向上傾斜30度角。例如緯二路避免雷電繞擊電路，可以再塔桿兩端架設(shè)長度在2米半左右的屏蔽針，這樣既可以起到預(yù)防雷電繞擊事故的發(fā)生，又可以起到協(xié)同避雷的作用。另外還可以在塔頂安裝不帶長針的消雷器，兩側(cè)加裝避雷針，避雷針型號(hào)可選用GJ-35鋼絞線進(jìn)行接地，并且接地電阻應(yīng)小于等于10歐姆。對于35 kV 的電線桿頂上安裝避雷針 ， 同時(shí)通過其避雷線將其雷電引入地網(wǎng)，可以有效地避免塔頂周圍的絕緣子及輸電線路遭到雷擊。

為避免雷電繞擊輸電線路從而引起一些不必要的短路故障，可以在一些經(jīng)常遭到雷擊的地區(qū)架設(shè)耦合地線。即在35kV輸電線路的基礎(chǔ)上，以原有的避雷線為基礎(chǔ)，安裝一條架空的地線，并且這條地線需與下層導(dǎo)線相隔3米左右。并且要考慮與地面的安全距離，以防輸電線路被遭到雷擊后影響正常運(yùn)行。當(dāng)輸電線路的絕緣子遭到雷電的沖擊時(shí)，絕緣子本身會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)，因而導(dǎo)致原來的輸電線路互相撞擊，從而導(dǎo)致線路短路。根據(jù)這個(gè)原理在塔桿下方安裝一條架空的地線，可以使塔桿在遭到雷電擊時(shí)避免損壞，如果雷電繞擊使輸電線路的絕緣子遭到破壞產(chǎn)生閃絡(luò)引起兩端線路撞擊，就有可能引發(fā)線路短路事故。因此在35kV輸電線路上，在塔桿下方安裝架空地線，當(dāng)桿塔受到雷擊時(shí)，電流就會(huì)沿著架空線路進(jìn)入地面，從而使塔桿免受損害。

僅在設(shè)備上進(jìn)行防雷處理是不夠的，還必須要時(shí)刻觀察輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，對輸電線進(jìn)行及時(shí)檢查和維護(hù)。如果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線受損或者是連接處損壞，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。可以選擇并溝線夾進(jìn)行導(dǎo)線連接，在對輸電線路進(jìn)行檢查時(shí)，要將并溝線夾完全打開，并且仔細(xì)認(rèn)真地清洗其中的油污等，并在導(dǎo)線外表涂上一層導(dǎo)電膏等導(dǎo)電物質(zhì)。輸電線路的檢查和維護(hù)必須認(rèn)真細(xì)致的進(jìn)行，并且制定專業(yè)的規(guī)章制度。在對輸電線路進(jìn)行嚴(yán)格防雷設(shè)計(jì)的同時(shí)還要對其進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)的進(jìn)行維修和修補(bǔ)，以避免因?yàn)槔讚羰录斐呻娋W(wǎng)事故，造成經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

目前對于 35kV 輸電線路而言防雷最有效的措施為：選用自動(dòng)重合閘當(dāng)作補(bǔ)救的措施。當(dāng)輸電線路遭受到雷擊而發(fā)生相間短路，保護(hù)動(dòng)作會(huì)讓開關(guān)發(fā)生跳閘， 經(jīng)過一段時(shí)間后， 自動(dòng)重合閘便重新使開關(guān)合閘。若故障被消除，線路就可以重新恢復(fù)繼續(xù)供電，否則就會(huì)再次由保護(hù)將開關(guān)跳閘。 輸電線路運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)輸電線路遭受到雷擊使得電弧熄滅之后，一般其電氣的強(qiáng)度都能夠很快地恢復(fù)，所以選用自動(dòng)重合閘的時(shí)候，大約有 60～70%的雷擊跳閘事故在自動(dòng)重合閘作用下都可以重合并成功的恢復(fù)供電，這對確保安全供電有著很大的作用。

4.結(jié)語

對于35kV輸電線防止雷擊的問題要理論結(jié)合實(shí)際進(jìn)行綜合分析。在進(jìn)行線路的施工中，首先要對地形進(jìn)行勘探，盡量避免雷區(qū)，選擇適合布線的區(qū)域。其次在進(jìn)行塔桿設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到雷擊問題，做好防雷措施的準(zhǔn)確到位。最后做好線路的檢查問題，發(fā)現(xiàn)如有損壞及時(shí)進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏玉東.35kV輸電線路防雷措施的研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2008（21）：62.

[2]周廣方 唐立華 陳穎.配電線路防雷措施簡介[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2010（21）：148.

[3]孫安.綜述輸配電線路運(yùn)行管理技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2009（08）.