雷電對(duì)電力線路危害及高壓架空線路防雷保護(hù)策略

岑關(guān)

（中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局廣西百色533000）

雷電對(duì)電力線路危害及高壓架空線路防雷保護(hù)策略

岑關(guān)

（中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局廣西百色533000）

高壓架空線路的穩(wěn)定和安全運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)供電系統(tǒng)的良好運(yùn)行，如何保證其輸電線路的安全穩(wěn)定一直是電力工作者關(guān)注的課題，尤其是架空輸電線路中雷擊跳閘等事故的發(fā)生，困擾著供電安全運(yùn)行。尋求有效的線路防雷保護(hù)方法，進(jìn)行防雷技術(shù)的研究工作，通過對(duì)雷擊線路危害的深入剖析得出更加有效的線路防雷電措施，是本文要深入探討的。

高壓輸電線路；雷擊危害；防雷保護(hù)

雷電是一種常見的自然現(xiàn)象，在科技不發(fā)達(dá)的時(shí)代給人類造成很多傷害。隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步，對(duì)雷電防范和治理的方法日漸成熟。我國(guó)電網(wǎng)配電線路容易發(fā)生雷電災(zāi)害及事故，雖然經(jīng)過整改后已經(jīng)得到很大改善，但在雷電活動(dòng)頻繁區(qū)域，依然有因雷擊而引起的跳閘等事故發(fā)生，因此，如何有效地防止雷電危害，研究電力網(wǎng)絡(luò)對(duì)雷電傷害的防御能力和方法，是電力工作者應(yīng)關(guān)注的問題。

1 雷電危害

（1）雷擊危害主要造成的現(xiàn)象包括跳閘、斷線等，無論哪種危害都會(huì)造成停電事故發(fā)生。配電線路產(chǎn)生過電壓的危害包括直擊雷、感應(yīng)雷。20%的配電線路雷擊危害是來自于直擊雷，50%的雷電危害來自于感應(yīng)雷。由于雷電產(chǎn)生電磁輻射，形成感應(yīng)過電壓。雷電在經(jīng)過建筑的輸電線路時(shí)，會(huì)在導(dǎo)線上形成電磁感應(yīng)和靜電反應(yīng)。當(dāng)高壓超過絕緣裝置的極限時(shí)，雷電電流通過直擊點(diǎn)的阻抗，提升該點(diǎn)電位、當(dāng)電位值達(dá)到絕緣極限后，就會(huì)出現(xiàn)反擊，當(dāng)電壓超過絕緣的沖擊放電電壓的時(shí)候就會(huì)形成閃絡(luò)。

（2）電網(wǎng)主要網(wǎng)架是輸電線路，其安全運(yùn)行需要加以防控和保障。對(duì)于輸電線路的雷擊危害主要表現(xiàn)在雷擊跳閘上，單電源運(yùn)行的變電站主要影響到的是片區(qū)的供電。電壓等級(jí)較高的線路在遭到雷擊時(shí)，如果線路正處于滿負(fù)荷運(yùn)行，則發(fā)生跳閘的概率較高。使得線路的負(fù)荷無法瞬間轉(zhuǎn)移，造成電網(wǎng)瓦解，擴(kuò)大雷害的影響[1]。

（3）雷電在短暫發(fā)生的過程中，會(huì)產(chǎn)生放電過程。在閃電發(fā)生的瞬間產(chǎn)生極大的電流，在零點(diǎn)零一秒的時(shí)間內(nèi)就能達(dá)到最大峰值的雷電脈沖式峰值。這個(gè)電流的力量非常強(qiáng)大，如直擊雷，釋放的電流強(qiáng)度在瞬間可達(dá)到20～50kA，如果處在雷暴中心，則放電電流峰值甚至可以達(dá)到幾十萬安培。對(duì)被擊中的物體造成瞬間巨大的熱效應(yīng)危害。特別是超高壓配電線路遭到雷擊過程中，導(dǎo)線或者光纜與雷電直接接觸，可在電流巨大作用下，瞬間發(fā)生巨大的熱量，且熱能不能立刻發(fā)散，線路短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生融化，溫度達(dá)到上萬度，電力系統(tǒng)的設(shè)備都被牽扯其中，受到威脅。

（4）雷電對(duì)輸電線路安全運(yùn)行的危害，還表現(xiàn)在山區(qū)等交通不便地區(qū)巡視等工作出現(xiàn)更多的困難。特別是在偏遠(yuǎn)的山區(qū)等特殊地理位置，雷電時(shí)常伴有大風(fēng)暴雨，極大的風(fēng)速造成的樹木傾倒，砸壞輸電線路，引起線路振動(dòng)、斷線的情況時(shí)有發(fā)生，如果挽救不及時(shí)，就會(huì)造成電力事故，甚至?xí)斐筛嗟膿p失。

2 防護(hù)措施

（1）常規(guī)防雷措施包括安裝避雷針等雷電保護(hù)裝置，就是在雷電發(fā)生時(shí)，使用旁路入地的方法對(duì)產(chǎn)生的大電流進(jìn)行防范。利用地球這個(gè)巨大的良性導(dǎo)體，將雷電流進(jìn)行分散處理。

避雷針、線、網(wǎng)等的選擇，要根據(jù)不同情況進(jìn)行采用和安裝。無論哪種避雷設(shè)備，其原理基本是相同的，可以針對(duì)建筑的特點(diǎn)和功能，如房屋、煙囪、油庫(kù)、輸電線路等進(jìn)行選擇。

（2）采用新技術(shù)進(jìn)行防雷措施。

消雷器，這時(shí)一種新興防雷設(shè)備，利用消散電流對(duì)雷云凈起電進(jìn)行電流的削減。雷云的散失電流在消雷器的作用下，對(duì)雷云的散失電流可以起到消散電流的作用。消散電流在消雷器的作用下可以發(fā)揮作用，減小雷云凈起電流。

雷電定位系統(tǒng)，這是在微電子技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的雷電回?fù)魣?chǎng)的研究成果。是雷電遙測(cè)技術(shù)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，主要功能是探測(cè)和預(yù)警技術(shù)，在雷電故障點(diǎn)的探測(cè)和森林雷擊火災(zāi)的監(jiān)測(cè)上起到非常大的作用。配電線路防雷，主要針對(duì)的是跳閘、繼線，尤其是配電線路雷擊斷線。

接地避雷線，是在空曠地區(qū)對(duì)配電線路設(shè)置接地避雷線，通過導(dǎo)線上的感應(yīng)屏蔽電壓。避雷線于導(dǎo)線的耦合沖擊對(duì)于導(dǎo)線主工業(yè)區(qū)的配電絕緣線路，起到限制感應(yīng)電壓的作用。架設(shè)雷擊點(diǎn)距離線路50m，雷電流幅值為100kA，在未來架設(shè)底線時(shí)，感應(yīng)過電壓的最大值為550V，但如果安裝了架空底線，則感應(yīng)過電壓的最大值可以降為330V。采用這種方法的作用還是比較大的。不過值得一提的是，只有在直擊雷頻繁區(qū)域架設(shè)地線才能防止雷擊，這種方式主要可以作為感應(yīng)雷電過電壓雷擊斷線的輔助手段。

避雷器，避雷器是在輸電線路被廣泛使用的一種方法，它的工作原理是通過限制配電線路雷電過電壓，對(duì)過電壓幅值進(jìn)行限制，二是對(duì)雷擊閃絡(luò)后放電能量進(jìn)行吸收，達(dá)到限制工頻續(xù)流、保護(hù)導(dǎo)線的目的。

避雷器的選擇應(yīng)考慮降低避雷器的故障率，延長(zhǎng)避雷器的使用壽命，加裝避雷器限制線路故障，采用有間隙的氧化鋅避雷器，不承受工頻電壓作用，ZNO閥片不老化，旨在類帶你過電壓或者工頻續(xù)流時(shí)才工作。95%以上的感應(yīng)雷的放電電流小于1000A，避雷器的通流能力在選擇上應(yīng)對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考慮，但是存在的缺陷是，當(dāng)直擊雷電流超過20kA時(shí)，避雷器的通流能力不足或者會(huì)引起爆炸。

安裝防導(dǎo)線熔斷裝置，采用放電鉗位絕緣子，在固定削離絕緣層的固定處假裝金屬線夾子，承受工頻續(xù)流，設(shè)置引弧放電間隙，保證續(xù)流不會(huì)燒傷絕緣子，或者變電站開關(guān)電閘可以熄滅絕緣線工頻續(xù)流，將斷線率控制在百公里0.005，這種方式不需要接地裝置，但是必須要注意使用瓷瓶更換，以保證絕緣線玻璃絕緣層，達(dá)到防水和供電可靠性，缺點(diǎn)是外罩絕緣罩，施工起來相對(duì)麻煩些。

提高線路絕緣耐壓水平，更換柱式絕緣子，提高線路的沖壓耐壓水平，確保雷電感應(yīng)在工頻線流時(shí)不會(huì)因放電距大而無法建孤導(dǎo)致熄滅。

（3）加強(qiáng)線路絕緣，就是采用大跨度高桿塔進(jìn)行輸電線路個(gè)別地段的增高，增加桿塔避雷的機(jī)會(huì)。對(duì)高塔落雷塔頂電位較高的情況，為了降低過電壓，減少受繞擊的概率，降低線路跳閘率，在高桿塔上增加絕緣子串，加大越檔導(dǎo)線和地線之間的距離，采用差絕緣方式。這種方法適用于中性點(diǎn)不接地或者消弧圈接地的系統(tǒng)為三角形排列的情況，這種狀態(tài)表現(xiàn)為同一基塔桿上三相絕緣存在差異。當(dāng)雷擊桿上導(dǎo)線絕緣由于較弱被擊穿，雷電流經(jīng)桿塔入地，避免了兩相閃絡(luò)，兩相增加了一片絕緣子。

（4）在現(xiàn)代高壓、超高壓線路上，對(duì)同桿架設(shè)的雙回路線路增多的情況，采用一般的防雷措施是不行的。在對(duì)雙回路雷擊進(jìn)行跳閘率的降低工作中，使用不平衡絕緣方式降低雙回路雷擊，降低跳閘率的同時(shí)還能保障線路的連續(xù)供電。這種避雷方式的原始是利用雙回路的絕緣子傳片數(shù)差異，增加回路導(dǎo)線的耦合作用，提高線路的耐雷水平發(fā)生閃絡(luò)，保障回路的連續(xù)供電。

（5）耦合地埋線的作用：①降低接地電阻，加強(qiáng)接地線的接地電阻作用，利用地下埋設(shè)的接地線與桿塔接地裝置相連；②在易雷擊地段埋設(shè)耦合地埋線，加強(qiáng)架空底線的作用，將雷電電流進(jìn)行分流，顯著提高線路耐雷水平，降低跳閘率。

（6）預(yù)放電棒和負(fù)角保護(hù)針，增大耦合系數(shù)，降低桿塔分流系數(shù)，加大導(dǎo)線、絕緣子串對(duì)地電容，改善電壓分布；負(fù)角保護(hù)陣是避雷針的一種，是裝在線路外側(cè)導(dǎo)線邊的避雷針的，可以改善屏蔽，減小臨界擊距，將預(yù)放電棒和負(fù)角保護(hù)針放在一起裝設(shè)，在制作、安裝和運(yùn)行、維護(hù)上非常方便，經(jīng)濟(jì)花費(fèi)不多。

（7）使用接地降阻劑，對(duì)單位內(nèi)處理接地電阻降低起到作用。降阻劑在使用后隨著時(shí)間的推移，接地電阻發(fā)橫下降，pH值一般在8左右，偏堿性。接地體在最初安裝使用階段是沒有腐蝕現(xiàn)象的，但是在長(zhǎng)期使用后，一般會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕問題。

（8）電力系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)不接地或者弧線圈接地的方式，使得雷擊的大多數(shù)單相接地故障不會(huì)因?yàn)樽詣?dòng)消除而出現(xiàn)短路或者跳閘情況，對(duì)地閃絡(luò)的避雷線在二相或者三相落雷時(shí)，由于增加了分流或者耦合作用，降低了未閃絡(luò)相絕緣上的電壓，提高了線路的耐雷水平[2]。

3 結(jié)語

影響架空輸電線路雷擊跳閘率的原因很多，產(chǎn)生雷害的問題也很多，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，對(duì)防雷措施加以改進(jìn)和完善，充分了解當(dāng)?shù)氐乩?、氣象以及線路運(yùn)行的情況，對(duì)線路的耐雷水平等采取積極的措施進(jìn)行預(yù)防和抵御，必要時(shí)可以采用多種防雷改進(jìn)措施。

[1]劉霞.淺談雷電對(duì)電力線路的危害及高壓架空線路的防雷保護(hù)措施[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015（18）：209～210.

[2]甘錦錦.架空電力線路的防雷措施分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（21）：149.

TM862

A

1004-7344（2016）30-0137-02

2016-9-28

岑關(guān)（1972-），男，壯族，大專，主要從事超高壓線路的運(yùn)維管理等工作。