超高壓輸電線路雷電繞擊及防雷

劉克敏

摘 要：影響超高壓輸電線路的輸電率的因素有很多，地形地貌、輸電線高度、尺寸都會影響其輸電率，我們目前研究發(fā)現(xiàn)，雷電是其關(guān)鍵因素。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在雷電天氣中，超高壓輸電線路發(fā)生故障的概率占45%～65%，已經(jīng)對居民的生活及產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)造成了一定影響。而隨著電壓等級的增加，超高壓輸電線路的跳閘率也會上升。雷電發(fā)生時，雷電繞擊是造成超高壓輸電線路發(fā)生故障的重要原因之一。本篇論文中，我們將具體分析超高壓輸電線路的故障，對超高壓輸電線路進(jìn)行研究，并且從雷電方面講述超高壓輸電線路的保護(hù)措施，提高其安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：超高壓輸電線路；雷電；繞擊；防雷

1 事例分析

1）事故情況。2011年6月13日，在某地的雷雨天氣中，某地電網(wǎng)跳閘重合成功，我們測得一系列數(shù)據(jù)，在當(dāng)日15∶45-15∶55，天瓶6709線周圍一共測得15個落雷電，得出落雷數(shù)據(jù)，我們根據(jù)落雷的地點(diǎn)結(jié)合當(dāng)?shù)氐貏堇L制了雷電分布圖，經(jīng)當(dāng)?shù)貙?shí)時調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)天瓶6709線#13塔附近有將要發(fā)生故障的趨勢。

2）數(shù)據(jù)計(jì)算。當(dāng)前在超高壓輸電線路繞擊問題中，我們常用電氣幾何模型進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的電氣幾何模型相對理想化，并沒有考慮其他因素對于模型中所需數(shù)據(jù)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，如果超高壓線路桿塔高度較高，則先導(dǎo)對于地面、避雷針和電線的擊距是不相同的。隨著雷電的強(qiáng)度增大，先導(dǎo)對于上述所說的三種物體擊距都會呈不同程度的增大。在對模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，桿塔高度、保護(hù)角、山坡傾角都是影響臨界擊距的主要因素，其中，桿塔高度與臨界擊角呈正相關(guān)，桿塔越高，臨界擊角越大；保護(hù)角和山坡傾角與臨界擊距呈負(fù)相關(guān)，保護(hù)角和山坡傾角越大，臨界擊距越小。關(guān)于臨界電流，我們采用國際推薦的臨界電流公式進(jìn)行計(jì)算，由此算出當(dāng)臨界電流大于59.78kA時，雷電將不會發(fā)生繞擊。除此之外，我們還驗(yàn)證了桿塔的耐雷水平，結(jié)合當(dāng)?shù)販y得數(shù)據(jù)，得出：當(dāng)電流大于117.36kA時，雷電會發(fā)生反擊。

3）故障分析。根據(jù)分析13塔的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出當(dāng)雷電電流在17.4～59.7kA時，雷電會發(fā)生繞擊，當(dāng)雷電電流大于117.36時雷電會發(fā)生反擊。根據(jù)當(dāng)?shù)乩纂娬{(diào)查顯示，在#15- #17塔之間，落雷電較多，相對密度較大，共有3個落雷電滿足發(fā)生雷電繞擊的條件，但沒有滿足反擊條件。發(fā)生故障的塔桿電阻小，所在地點(diǎn)相對地勢較高，斜度較大，具備相應(yīng)的雷電繞擊特征，故因此得出，6709線#13塔的故障是因?yàn)槔纂娎@擊引起的。

2 防雷措施

1）注意設(shè)備維護(hù)。雷電發(fā)生時，所產(chǎn)生的電流是主要的破壞因素，由于塔桿高度較高，雷電所產(chǎn)生的電流更具有危害性，各種高空架空線都能引入雷電，破壞超高壓輸電線路的設(shè)備。所以在日常工作中，我們應(yīng)該嚴(yán)加防范，定期檢查雷擊發(fā)生的部位，觀察是否有暴露、損壞的部位，以便及時修補(bǔ)。

2）架設(shè)避雷線。要確保超高壓輸電線路的安全使用，要安裝避雷線，引導(dǎo)雷電向避雷線放電，通過塔桿和接地裝置將雷電所釋放的電流引入大地，以保護(hù)線路設(shè)施，避免超高壓輸電線路遭受雷擊。但是在使用避雷線的同時，我們也要對避雷線進(jìn)行保護(hù)，確保安全性。

3）減小保護(hù)角。根據(jù)電氣幾何模型，我們發(fā)現(xiàn)線路的保護(hù)角越小，雷電天氣所發(fā)生的繞擊事故就越小，所以減小保護(hù)角可以有效的防止雷電繞擊。但是減小保護(hù)角只能用于新開設(shè)的超高壓輸電線路中，而對于舊的輸電線路，將線路保護(hù)角減小幾乎是不可行的，采取這種方法會耗費(fèi)大量的人力及財(cái)力，所以減小保護(hù)角這一舉措還需要進(jìn)一步研究，其采納性并不高。

4）降低接地電阻。降低接地電阻可以有效地阻止電路反擊，減少雷電天氣事故的發(fā)生。相比于減少保護(hù)角，降低接地電阻更容易實(shí)施，方法也更為簡單快捷。降低接地電阻的方法有很多，例如可以增大接地網(wǎng)面積，接地網(wǎng)面積與接地電阻成反比，當(dāng)接地網(wǎng)面積增大，接地電阻就可以有效減?。贿€可以人工的改善電阻率，在高電阻率地區(qū)，人工的將電阻率減小，可以間接地減少接地電阻；我們更可以利用設(shè)施中的鋼筋等金屬，有效的減少接地電阻。

5）加強(qiáng)線路絕緣水平。加強(qiáng)線路絕緣水平可以有效的阻止雷電電流，增強(qiáng)了線路的耐雷電水平，防止電流對設(shè)備的危害。但是在實(shí)際的輸電線路中。將這一方法全面實(shí)施還需要進(jìn)一步的探究和探討，應(yīng)用到實(shí)際生活中去，還是具有一定難度的。

6）安裝保護(hù)間隙。保護(hù)間隙可以有效的保護(hù)線路，它具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、方便運(yùn)行且維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。將保護(hù)間隙安裝到超高壓輸電線路中，可以在線路中形成絕緣體，保護(hù)線路在雷電天氣受電流的打擊而造成繞擊，減少了事故的發(fā)生。

7）架設(shè)耦合地線。架設(shè)耦合地線是超高壓輸電線路防雷的基本措施之一，在受雷電打擊嚴(yán)重的線路中，桿塔接地電阻并不足以保護(hù)線路，而改善接地電阻也有一定的困難，這時我們應(yīng)該架設(shè)耦合地線。耦合地線可以起到分流作用，從而減低了電壓，減少了雷電的繞擊次數(shù)。但是架設(shè)耦合地線的過程十分繁瑣，在架設(shè)之前，我們需要反復(fù)測量塔桿高度、架設(shè)耦合地線所需距離等，而且實(shí)施起來相對復(fù)雜，受到各方面條件的制約，增加了工作負(fù)擔(dān)。架設(shè)的過程中可能還會砍伐樹木，破壞了環(huán)境。

8）安裝避雷針。防繞擊避雷針是一種結(jié)構(gòu)特殊的避雷結(jié)構(gòu)，在超高壓線路上進(jìn)行安裝可防止雷電繞擊而引起事故發(fā)生。該項(xiàng)技術(shù)結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、運(yùn)行快速安全、安裝方便并且使用壽命長，減少了雷電天氣的跳閘現(xiàn)象，對超高壓線路的安全運(yùn)行有了很大的保障。無論從經(jīng)濟(jì)角度，還是從產(chǎn)品的實(shí)用性，防繞擊避雷針都有一定的可行性。

3 結(jié)論

超高壓輸電線路的安全運(yùn)行是十分重要的，它既保證了居民正常的生活，也維持了產(chǎn)業(yè)的正常發(fā)展。桿塔高度、保護(hù)角、山坡傾角都影響臨界擊距的主要因素，而對于臨界電流，采用了臨界電流公式，計(jì)算出了臨界電流值，判斷了電路發(fā)生故障的主要原因。除此之外，我們還分析了防雷所要采取的措施，從經(jīng)濟(jì)角度和實(shí)用性方面分析了它們的可行性，我們在實(shí)施時，還要結(jié)合實(shí)際情況，做出理性的選擇。關(guān)于超高壓輸電線路，我們研究的只是一少部分，我們還要不斷進(jìn)行探索，確保線路的安全運(yùn)行。

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