淺析送電線路運(yùn)行中的防雷措施

孫忠波

[摘 要]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與電力需求的不斷增長(zhǎng)，電力生產(chǎn)的安全問(wèn)題也越來(lái)越突出。對(duì)于送電線路來(lái)講，雷擊跳閘一直是影響高壓送電線路供電可靠性的重要因素。雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故1/3或更多。因此，尋求更有效的線路防雷保護(hù)措施迫在眉睫，本文通過(guò)分析高壓送電線路防雷現(xiàn)狀，分析了雷擊送電線路跳閘的原因，在進(jìn)行線路防雷工作時(shí)，提出一些合理的防雷措施，以提高送電線路耐雷水平。

[關(guān)鍵詞]送電線路；雷擊跳閘；防雷措施

架空送電線路是電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)的重要組成部分。由于它暴露在自然之中，故極易受到外界的影響和損害，其中最主要的一個(gè)方面是雷擊。架空送電線路所經(jīng)之處大都為曠野或丘陵、高山，送電線路長(zhǎng)，遭遇雷擊的機(jī)率較大。電網(wǎng)中的事故以送電線路的故障占大部分，送電線路的故障又以雷擊跳閘占的比重較大，尤其是在山區(qū)的送電線路中，線路故障基本上是由于雷擊跳閘引起的，據(jù)運(yùn)行記錄，架空輸送電線路的供電故障一半是雷電引起的，所以防止雷擊跳閘可大大降低輸電線路的故障，進(jìn)而降低電網(wǎng)中事故的發(fā)生頻率。

一、送電線路防雷的必要性

1.送電線路防雷現(xiàn)狀

目前輸電線路本身的防雷措施主要依靠架設(shè)在桿塔頂端的架空地線，其運(yùn)行維護(hù)工作中主要是對(duì)桿塔接地電阻的檢測(cè)及改造。由于其防雷措施的單一性，無(wú)法達(dá)到防雷要求。而推行的安裝耦合地線、增強(qiáng)線路絕緣水平的防雷措施，受到一定的條件限制而無(wú)法得到有效實(shí)施。因此研究不受條件限制的線路防雷措施就顯得十分重要。

2.雷擊送電線路跳閘原因

高壓送電線路遭受雷擊的事故主要與四個(gè)因素有關(guān)：線路絕緣子的50%放電電壓；有無(wú)架空地線；雷電流強(qiáng)度；桿塔的接地電阻。高壓送電線路各種防雷措施都有其針對(duì)性，因此，我們選擇防雷措施首先要明確高壓送電線路遭雷擊跳閘原因。

高壓送電線路繞擊成因分析。根據(jù)高壓送電線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和模擬試驗(yàn)均證明，雷電繞擊率與避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角、桿塔高度以及高壓送電線路經(jīng)過(guò)的地形、地貌和地質(zhì)條件有關(guān)。

高壓送電線路反擊成因分析。雷擊桿、塔頂部或避雷線時(shí)，雷電電流流過(guò)塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時(shí)在相導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。如果升高塔體電位和相導(dǎo)線感應(yīng)過(guò)電壓合成的電位差超過(guò)高壓送電線路絕緣閃絡(luò)電壓值，導(dǎo)線與桿塔之間就會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，這種閃絡(luò)就是反擊閃絡(luò)。

理論分析可以得出，降低桿塔接地電阻、提高耦合系數(shù)、減小分流系數(shù)、加強(qiáng)高壓送電線路絕緣都可以提高高壓送電線路的耐雷水平。在實(shí)際實(shí)施中，我們著重考慮降低桿塔接地電阻和提高耦合系數(shù)的方法作為提高線路耐雷水平的主要手段。

二、送電線路防雷措施分析

架空輸電線路雷害事故的形成通常要經(jīng)歷這樣四個(gè)階段：輸電線路受到雷電過(guò)電壓的作用：輸電線路發(fā)生閃絡(luò)；輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓；線路跳閘，供電中斷。針對(duì)雷害事故形成的四個(gè)階段，現(xiàn)代輸電線路在采取防雷保護(hù)措施時(shí)，要做到"四道防線"，即：防直擊，就是使輸電線路不受直擊雷。防閃絡(luò)，就是使輸電線路受雷后絕緣不發(fā)生閃絡(luò)。防建弧，就是使輸電線路發(fā)生閃絡(luò)后不建立穩(wěn)定的工頻電弧。防停電，就是使輸電線路建立工頻電弧后不中斷電力供應(yīng)。

1.架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)的最基本和最有效的措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，同時(shí)還具有以下作用：分流作用，以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；通過(guò)對(duì)導(dǎo)線的藕合作用可以減小線路絕緣子的電壓；對(duì)導(dǎo)線的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓。

通常來(lái)說(shuō)，線路電壓愈高，采用避雷線的效果愈好，而且避雷線在線路造價(jià)中所占的比重也愈低（一般不超過(guò)線路的總造價(jià)的10%）。因此規(guī)程規(guī)定，220kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路應(yīng)全線架設(shè)避雷線，110kV線路一般也應(yīng)全線架設(shè)避雷線。

為了提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果，保證雷電不致繞過(guò)避雷線而直接命中導(dǎo)線，應(yīng)當(dāng)減小繞擊率。避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角應(yīng)做得小一些，一般采用20°～30°。220kV及330kV雙避雷線線路應(yīng)做到200左右，500kV及以上的超高壓、特高壓線路都架設(shè)雙避雷線，保護(hù)角在15°及以下。

2.安裝線路避雷器

運(yùn)用高壓送電線路避雷器。由于安裝避雷器使得桿塔和導(dǎo)線電位差超過(guò)避雷器的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器就加入分流，保證絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)。我們?cè)诶讚籼l較頻繁的高壓送電線路上選擇性安裝避雷器。

線路避雷器一般有兩種：一種是無(wú)間隙型；避雷器與導(dǎo)線直接連接，它是電站型避雷器的延續(xù)，具有吸收沖擊能量可靠，無(wú)放電時(shí)延、串聯(lián)間隙在正常運(yùn)行電壓和操作電壓下不動(dòng)作，避雷器本體完全處于不帶電狀態(tài)，排除電氣老化問(wèn)題；串聯(lián)間隙的下電極與上電極（線路導(dǎo)線）呈垂直布置，放電特性穩(wěn)定且分散性小等優(yōu)點(diǎn)；另一種是帶串聯(lián)間隙型，避雷器與導(dǎo)線通過(guò)空氣間隙來(lái)連接，只有在雷電流作用時(shí)才承受工頻電壓的作用，具有可靠性高、運(yùn)行壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。一般常用的是帶串聯(lián)間隙型，由于其間隙的隔離作用，避雷器本體部分基本上不承擔(dān)系統(tǒng)運(yùn)行電壓，不必考慮長(zhǎng)期運(yùn)行電壓下的老化問(wèn)題，且本體部分的故障不會(huì)對(duì)線路的正常運(yùn)行造成隱患。

3.降低桿塔接地電阻

桿塔接地電阻增加有以下原因：①接地體的腐蝕，特別是在山區(qū)酸性土壤中，或風(fēng)化后土壤中，最容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕和吸氧腐蝕，最容易發(fā)生腐蝕的部位是接地引下線與水平接地體的連接處。②在山坡坡帶由于雨水的沖刷使水土流失而使接地體外露失去與大地的接觸。③外力破壞，桿塔接地引下線或接地體被盜或外力破壞。高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高高壓送電線路耐雷水平的基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟(jì)、有效的手段。

采取的措施：第一，對(duì)線路中測(cè)出的接地電阻不合格的桿塔的接地電阻進(jìn)行重新測(cè)試；并測(cè)試土壤電阻率。第二，對(duì)查出的接地電阻不合格的桿塔接地放射線進(jìn)行開(kāi)挖檢查，重新對(duì)本桿塔的敷設(shè)接地線，并進(jìn)行焊接。第三，對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)已爛斷或無(wú)接地引下線的桿塔接地裝置進(jìn)行焊接，并對(duì)接地電阻重新測(cè)試，不符合規(guī)定的重新進(jìn)行敷設(shè)。第四，對(duì)重新敷設(shè)的接地電阻不合格的桿塔，再次使用降阻模塊進(jìn)行改造。

綜上所述，為防止和減少雷害故障，設(shè)計(jì)中我們要全面考慮高壓送電線路經(jīng)過(guò)地區(qū)雷電活動(dòng)強(qiáng)弱程度、地形地貌特點(diǎn)和土壤電阻率的高低等情況，還要結(jié)合原有高壓送電線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及系統(tǒng)運(yùn)行方式等，通過(guò)比較選取合理的防雷設(shè)計(jì)，提高高壓送電線路的耐雷水平。雷電活動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的自然現(xiàn)象，需要電力系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部門(mén)的通力合作，才能盡量減少雷害的發(fā)生，將雷害帶來(lái)的損失降低到最低限度。