論架空輸電線路的防雷技術(shù)要點

黃志忠

摘 要：本文筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗，主要分析了架空輸電線路雷擊的形式及雷擊對架空輸電線路安全運行的危害，并提出了相應(yīng)的防雷措施和建議。以供同行參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路；雷擊；危害；防雷措施

前言

架空輸電線路路徑多建于空曠地帶或山上，在雷電活動極為頻繁的地區(qū)，一直受到雷擊故障的困擾。尤其是雷雨季節(jié)，雷擊跳閘率長期居高不下，嚴(yán)重地影響了架空輸電線路的安全、可靠運行。我國電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，多雷地區(qū)線路雷擊跳閘次數(shù)占總跳閘次數(shù)的40%～70%。因此，如何切實有效地制定及改善架空輸電線路的防雷措施，已經(jīng)成為確保線路安全、可靠運行的重要工作之一。

1、雷擊的形式及危害

輸電線路雷害的形式有感應(yīng)雷和直擊雷。實際運行經(jīng)驗表明：110kV及以上電壓等級的輸電線路雷害的原因分析主要是根據(jù)經(jīng)驗和故障現(xiàn)象，因而比較難作出準(zhǔn)確判斷，這對于有針對性地采取防雷對策十分不利。郊外線路因地面附近的空間電場受山坡地形等影響，其繞擊率約為平原線路的3倍，或相當(dāng)于保護角增大8°。雷電對電力設(shè)備絕緣危害最大的是直擊雷過電壓，它的峰值很高，破壞性很強，在輸電線路上可能引起絕緣子閃絡(luò)、燒傷或擊穿；重者擊斷導(dǎo)線造成停電事故。

2、防雷措施

2.1運行管理

2.1.1加強對防雷設(shè)備（設(shè)施）的定期巡視

在對防雷設(shè)備的檢查巡視中：要注意觀察避雷線、接地引下線、接地引上板、連接金具間的連接、固定以及銹蝕情況；接地線引下線是否有斷股、斷線的情況。對運行時間長、實測接地電阻達不到要求的，可以對地網(wǎng)進行開挖檢查，看其是否嚴(yán)重銹蝕、埋入地下部分有無外露、丟失，以確保各部分都接觸良好方可。有時在測量地網(wǎng)電阻會發(fā)現(xiàn)讀數(shù)為無窮大的現(xiàn)象，這多數(shù)是由于接地引下線與接地裝置虛接所致。

2.1.2定期對防雷設(shè)備（設(shè)施）進行測試

結(jié)合線路工作，每年至少記錄一次線路避雷器記錄的動作情況。

線路避雷器運行2～3年應(yīng)停電檢查一次，主要檢查項目有：端部附件的銹蝕情況；絕緣子連接部分是否有脫膠、裂縫、滑移等現(xiàn)象；絕緣子表面有無裂紋或粉化現(xiàn)象；傘裙、護套材料有無變硬發(fā)脆現(xiàn)象，有無漏電縫痕與電蝕情況；測量線路避雷器本體及支撐件絕緣電阻，與歷年結(jié)果比較不應(yīng)有明顯變化；對線路避雷器的間隙進行檢查。線路避雷器運行5年應(yīng)停電進行直流lmA參考電壓及75%參考電壓下泄漏電流試驗，檢查避雷器本體是否有劣化現(xiàn)象。

2.2防雷設(shè)備（設(shè)施）、技術(shù)

2.2.1地線、引下線及接地裝置的防腐

110kV及以上架空輸電線路的防雷措施主要是通過架設(shè)架空避雷線，裝設(shè)接地裝置，通過引下線把雷電流釋放到大地，這也是我國目前在架空輸電線路上運用比較普遍的防雷措施。這種防雷措施的缺陷主要是架空避雷線、接地裝置、引下線銹蝕，這是自然因素，但可以人為地對其進行有效的預(yù)防和改善。新建的線路防雷裝置應(yīng)選擇熱鍍鋅的鋼絞線和圓鋼來裝設(shè)；銹蝕程度較輕的線路防雷裝置應(yīng)對其進行防腐處理，銹蝕程度較嚴(yán)重的應(yīng)更換新的線路防雷裝置。

筆者結(jié)合實際情況，對接地體引上處的防腐提出以下建議：接地體從土壤引上時，在地面表層與接地體接觸處最易銹蝕，這是因為地面表層處的接地體易受潮且暴露在外，與空氣中的氧氣接觸，接地體鐵部件在富氧和潮濕的條件下，極易銹蝕，特別是處于酸性土壤及低土壤電阻率粘土中的接地體以及長期由于受到化肥農(nóng)藥侵蝕的稻田里的接地體。而超出地面部分的接地體雖然也與空氣中的氧氣接觸，但其受潮情況明顯優(yōu)于地面表層處，所以這部分接地體不易銹蝕。入土后的接地體部分，土里的潮濕情況雖然嚴(yán)重，但該部位處于缺氧狀態(tài)，所以這部分接地體也不易銹蝕。用高標(biāo)號水泥砂槳，給地面表層處的接地體做一個小型的保護帽，接地體保護帽應(yīng)凸出地面表層適當(dāng)高度，且要深入到土里適當(dāng)?shù)纳疃?，不需要做得太大，以能起到保護作用為度，使該部位接地體既與潮濕的土壤隔絕，又與空氣中的氧氣隔絕。這樣便有效地解決了該部位接地體的銹蝕問題，實質(zhì)上也就是基本解決了接地體引上處的銹蝕問題。該方法簡單、易行、經(jīng)濟，通過實施，效果不錯。

2.2.2降低接地電阻

在電力系統(tǒng)中，以盡量降低接地電阻來提高線路的耐雷水平，比單純地增加絕緣效果更好。降低接地電阻的措施主要有2種方法：一是增補地網(wǎng)；二是施放降阻劑。線路設(shè)計時并不是每基桿塔的土壤電阻率都經(jīng)過實際測量，一般是根據(jù)經(jīng)驗以及過往提供的數(shù)據(jù)、或者是根據(jù)桿塔所在的某個地段土壤電阻率的范圍值而設(shè)計的。而土壤的電阻率也可能會隨季節(jié)、氣候等因素的變化而產(chǎn)生變化。因此有時實測的接地電阻值比設(shè)計值要大，甚至大很多，達不到防雷要求的標(biāo)準(zhǔn)。所以應(yīng)定期測量線路的土壤電阻率和接地電阻值，對新建的線路也是如此。根據(jù)規(guī)程（DL/T5092～1999）規(guī)定，有避雷線的線路桿塔的工頻接地電阻不宜超過表1的數(shù)值。

表1有避雷線的線路桿塔的工頻接地電阻

土壤電阻率

/ ·m

≤100

100<

500<

1000<

>2000

≤500 ≤1000 ≤2000

接地電阻的R/

10 15 15 15 30

2.2.3減小桿塔接地裝置中接地通道的接觸電阻

接地通道的接觸電阻既包括接地引下線或塔身的電阻、接地體引上板與接地引下線或塔身連接螺栓的接觸電阻，還包括架空避雷線與塔身之間連接金具的接觸電阻。當(dāng)雷擊時，盡管地網(wǎng)的接地電阻滿足要求，若接地通道的接觸電阻很大，阻礙了雷電流的釋放，也極易造成絕緣子雷擊閃絡(luò)。

若檢查接地體引上板與接地引下線或塔身連接螺栓銹蝕，可解開接地體引上板與接地引下線或塔身連接螺栓，清除鐵銹，涂上導(dǎo)電脂，重新牢固安裝；若架空避雷線與塔身之間連接金具銹蝕，可在避雷線與塔身之間附加一根鋼絞線，一端用并溝線夾固定在避雷線上，另一端加接線端子與塔身牢固連接。

2.2.4有針對性選用線路絕緣子

合成絕緣子能夠被廣泛應(yīng)用于輸電線路的主要原因是其具有良好的憎水性、耐污性好，以及重量輕、體積小，安裝維護方便等特點。但是，由于其傘裙直徑和傘裙間距較小，以及在長期潮濕天氣下憎水性能的喪失等結(jié)構(gòu)上的原因，合成絕緣子的不明閃絡(luò)率明顯高于其它類型絕緣子。表2為掛網(wǎng)運行的110kV及以上合成絕緣子的事故類型分類統(tǒng)計，從表中可以看出雷擊故障仍占了最大比例。

表2合成絕緣子事故統(tǒng)計

故事

類型 雷擊 不明閃絡(luò) 鳥類 污閃 內(nèi)絕緣

擊穿 機械

事故 脆斷

晴天 陰天 污穢氣象

比例% 47.2 12.9 6.1 4.9 16.6 5.5 2.5 2.5 1.8

從華南地區(qū)的輸電線路運行情況反映，合成絕緣子的雷擊率明顯高于其它類型絕緣子，其主要原因就是由于合成絕緣子的傘裙間距過小，易發(fā)生傘裙間飛弧短接現(xiàn)象，這種經(jīng)過空氣通道的擊穿大都對絕緣子本身不造成嚴(yán)重破壞，其重合閘成功率很高，而且不易找到明顯的故障點。因此根據(jù)長期的運行經(jīng)驗和實際情況，在多雷區(qū)域應(yīng)使用特別增加了凈距的合成絕緣子或鋼化玻璃絕緣子為宜。

2.2.5裝設(shè)線路型避雷器

對于雷電活動強烈、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的地區(qū)，采用一般防雷保護措施難以奏效時，可以考慮利用線路避雷器來降低雷擊跳閘率。

國內(nèi)外運行結(jié)果證明，安裝線路避雷器在防止線路無論是雷繞擊導(dǎo)線以及雷擊塔頂或避雷線時的反擊方面都是非常有效的。華南地區(qū)已經(jīng)普及安裝線路避雷器，其防雷保護效果是比較好的。但是由于避雷器的防雷保護范圍僅有一個檔距左右（最大范圍約為50m），且價格昂貴，不可能每基桿塔都安裝，應(yīng)對安裝地點、安裝相方位、安裝效果等進行綜合評估以及必要的分析計算，以期用最少的投入獲取最大的收獲。確定線路避雷器安裝桿塔應(yīng)遵從以下原則多年運行表明為線路易擊段、易擊桿，但降低接地電阻困難且不適宜架設(shè)藕合地線，或上述措施實施后仍遭雷擊的桿塔。

2.2.6從設(shè)計上提高線路的防雷水平

建議今后在多雷地區(qū)線路的絕緣裕度、耐雷水平的設(shè)計應(yīng)高于一般地區(qū)線路，如絕緣配置、保護角等。

2.2.7抓好線路的施工工藝

線路避雷器的安裝應(yīng)符合設(shè)計要求，并嚴(yán)格按照避雷器生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品安裝使用說明書的要求進行。硅橡膠復(fù)合避雷器安裝時，應(yīng)注意保護硅橡膠傘裙，嚴(yán)禁用銳器劃傷傘裙；水平放置時，應(yīng)避免傘裙的受力；帶串聯(lián)間隙的避雷器，應(yīng)校驗間隙尺寸，并將偏差控制在±10mm以內(nèi)。

3、結(jié)束語

綜上所述，為了防止雷害事故的發(fā)生，采取有針對性的綜合防雷技術(shù)措施，做好架空輸電線路防雷保護，以達到減少輸電線路雷擊跳閘故障，為廣大人民提高供電靠性。