高壓輸電線路綜合防雷措施探析

馮自豪

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉林供電局 廣西玉林 537000）

高壓輸電線路綜合防雷措施探析

馮自豪

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉林供電局 廣西玉林 537000）

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的日益提高和科技水平的不斷提升，我國(guó)電力系統(tǒng)也逐步完善，電網(wǎng)事業(yè)迎來(lái)更大的發(fā)展空間，并成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)當(dāng)中的重要內(nèi)容之一。但是從當(dāng)前電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況來(lái)看，在高壓輸電路當(dāng)中還存在較多的問(wèn)題沒有得到有效的解決，特別是由于雷電活動(dòng)所造成的故障和隱患，對(duì)我國(guó)電網(wǎng)的正常使用造成了極大的影響。因此，本文著重探討高壓輸電線路的防雷措施，首先闡明防雷技術(shù)的重要性，然后全面深入地分析綜合防雷措施，以供參考。

高壓輸電；防雷；措施

1 前言

眾所周知，雷電活動(dòng)是大自然當(dāng)中一種正常的天氣現(xiàn)象，對(duì)于社會(huì)事業(yè)運(yùn)作來(lái)說(shuō)，就是一種不可抗力因素。比如在電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中，高壓輸電線路所處的自然環(huán)境條件，與電力系統(tǒng)當(dāng)中的其他設(shè)備相比而言，其受到雷電活動(dòng)影響的可能性更大，其中最嚴(yán)重的一個(gè)問(wèn)題就是由于雷擊所造成的跳閘。在所有的跳閘事故當(dāng)中，由于雷電活動(dòng)所造成的占到了1/3。而雷擊事故通常發(fā)生在地形比較復(fù)雜同時(shí)雷電天氣比較頻繁的地區(qū)，由此造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，及時(shí)進(jìn)行高壓輸電線路綜合防雷措施的研究十分必要。

2 防雷技術(shù)概述

雷擊對(duì)于高壓輸電線路有著非常大的危害，所以說(shuō)采用相應(yīng)的防雷技術(shù)來(lái)對(duì)高壓輸電線路加以保護(hù)有著非常重要的意義，只有對(duì)于防雷技術(shù)加以有效的應(yīng)用，才能夠保證高壓輸電線路的正常運(yùn)行，進(jìn)而保證人們的安全用電。當(dāng)前在高壓輸電線路中，經(jīng)常采用的防雷技術(shù)包括減小避雷線的保護(hù)角、降低桿塔的接地電阻、安裝線路避雷器、架設(shè)耦合地線等，合理地對(duì)于這些防雷技術(shù)加以應(yīng)用，能夠有效的提高高壓輸電線路的抗雷能力，同時(shí)在應(yīng)用這些防雷技術(shù)的過(guò)程中，也應(yīng)該根據(jù)高壓輸電線路的實(shí)際情況來(lái)對(duì)其進(jìn)行綜合的應(yīng)用，從而有效的保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

3 高壓輸電線路綜合防雷措施必要性

輸電線路是電力的物理傳輸媒介，同時(shí)也是電網(wǎng)的一個(gè)最基本的組成部分，而由于高壓輸電線路基本上都是架設(shè)在戶外的，而且大多數(shù)的高壓輸電線路都面臨著雷擊的風(fēng)險(xiǎn)，因此必須要采取有效的措施來(lái)對(duì)雷擊問(wèn)題加以防范，尤其是在一些雷雨多發(fā)的地區(qū)，許多的電力系統(tǒng)故障都是由于雷擊而導(dǎo)致的，所以高壓輸電線路綜合防雷措施就顯得尤為重要，同時(shí)采取這些綜合防雷措施也能夠避免由于雷擊而造成的高壓輸電線路故障，從而使得高壓輸電線路能夠得以正常運(yùn)行電力的輸送。采取綜合防雷措施，可以有效的避免雷擊跳閘、雷電波入侵變電所等故障，從而使得整個(gè)電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定地得以運(yùn)行。

4 高壓輸電線路綜合防雷措施研究

4.1 減少直擊事故

針對(duì)220kV/66kV輸電線路，通常情況下不用太擔(dān)心感應(yīng)雷的活動(dòng)。因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)感應(yīng)雷過(guò)電壓輻值在300kV左右，最大值也不會(huì)大于500kV。但是66kV線路其絕緣水平就已經(jīng)達(dá)到了500kV。所以，如果是感應(yīng)雷，其過(guò)電壓的幅值通常是低于220kV/66kV線路的絕緣水平的，因而不會(huì)造成輸電線路閃絡(luò)或者跳閘事故的發(fā)生。雖然高壓輸電線路能夠應(yīng)對(duì)一般的感應(yīng)雷，但是如果遇到直擊雷，就十分危險(xiǎn)了。從直擊雷本身來(lái)說(shuō)，其主要有兩種活動(dòng)形式：繞擊和反擊。而高壓輸電線路對(duì)于繞擊形式的直擊雷的應(yīng)對(duì)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)于反擊雷的應(yīng)對(duì)能力。在高壓輸電線路當(dāng)中安裝避雷線和桿塔能夠?qū)椫递^高的強(qiáng)雷進(jìn)行攔截，提高線路應(yīng)對(duì)反擊雷的能力，降低跳閘事故發(fā)生的概率。但是對(duì)于輻值更低的弱雷而言，想要通過(guò)避雷線和桿塔來(lái)進(jìn)行攔截的難度就相對(duì)更大。因?yàn)槿趵纵椫递^低，而避雷線和桿塔對(duì)其靈敏度就更小。因此，很多時(shí)候弱雷會(huì)躲過(guò)避雷線與桿塔的攔截繞擊到導(dǎo)線部位，一旦弱雷的輻值大于了輸電線路的應(yīng)對(duì)雷擊的水平，就會(huì)直接導(dǎo)致跳閘事故的發(fā)生。而如果在直擊雷繞擊的過(guò)程當(dāng)中，能夠?qū)⒗纵椫档牟糠忠奖芾拙€或者桿塔上，使其低于輸電線路的耐雷水平，而引到避雷線或桿塔的部分又能有效進(jìn)行攔截，從而既能預(yù)防繞擊，又能避免反擊。在接地體反擊雷方面，想要有效提高對(duì)接地體反擊的應(yīng)對(duì)能力，可以通過(guò)降低接地電阻、均衡電壓、屏蔽、分流、提高絕緣水平等途徑進(jìn)行嘗試。

4.2 大跨距桿塔防雷

大跨距桿塔防雷是高壓輸電線路綜合防雷措施當(dāng)中常用而且十分重要的一種。在雷電天氣環(huán)境下，如果雷擊造成停電，就會(huì)給線路的修復(fù)工作造成極大的困難。與此同時(shí)，著雷的概率是成倍增加的，感應(yīng)雷的電壓值更高，而桿塔塔身的電力感應(yīng)大，這些都直接給防雷工作造成了極大的困難。在高塔遭受雷擊的時(shí)候，由于塔頂?shù)碾娢惠^高，而感應(yīng)雷過(guò)電壓很大，十分容易受到直擊雷繞擊。因此，此時(shí)可以降低桿塔接地電阻，從而有效提高高壓輸電線路的防雷水平。比如在土壤的電阻率高于2000Ω·m的時(shí)候，接地電阻就應(yīng)當(dāng)控制在20Ω之內(nèi)。另外需要注意的是，在大檔距線路中，不僅要降低接地電阻，同時(shí)還需要提高輸電線路的絕緣水平，增加絕緣體。與此同時(shí)，在金屬桿塔上加裝線路避雷器。對(duì)于安裝了避雷線的大跨越桿塔來(lái)說(shuō)，其避雷線的保護(hù)角應(yīng)當(dāng)在20°以內(nèi)。

4.3 減小保護(hù)角

這里所說(shuō)的減小保護(hù)角，實(shí)際就是減小避雷線的保護(hù)角，從而提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽水平，有效降低導(dǎo)線受到直擊雷繞擊影響的概率，從而避免高壓輸電線路遭受閃絡(luò)或者跳閘。根據(jù)具體的實(shí)施方法的不同，可以將減小避雷線保護(hù)角的方式分為三種：①保持避雷線與導(dǎo)線的高度不變，減小避雷線與導(dǎo)線之間的水平側(cè)向距離，從而達(dá)到減小保護(hù)角的目的；②保持避雷線的高度不變（也就是保持桿塔結(jié)構(gòu)高度不變），增加絕緣子片數(shù)，從而降低導(dǎo)線掛線點(diǎn)的高度，實(shí)現(xiàn)減小避雷線保護(hù)角的目的；③保持導(dǎo)線的高度不變，增加避雷線的高度，也就是增加桿塔結(jié)構(gòu)高度，從而實(shí)現(xiàn)減小保護(hù)角的目的。從我國(guó)常用的減小保護(hù)角方式來(lái)看，減小避雷線保護(hù)角不僅可以用于老線路的防雷改造，同時(shí)也可以用于新線路的防雷設(shè)計(jì)。在老線路防雷改造的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)減小避雷線的保護(hù)角，能夠直接有效避免輸電線路發(fā)生雷擊跳閘事故，但是改造工程比較大，難度較高，而且所需的投資成本也高。總的來(lái)說(shuō)，性價(jià)比不是很理想。在新建輸電線路的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)減小避雷線保護(hù)角，就只需要針對(duì)桿塔部分進(jìn)行重新設(shè)計(jì)施工，而不需要對(duì)整個(gè)線路進(jìn)行改造。

4.4 加裝線路避雷器

這里所用到的就是線路避雷器技術(shù)，即在線路上安裝線路避雷器，并將避雷器與線路的絕緣子串進(jìn)行并聯(lián)，從而有效提高安裝部位線路應(yīng)對(duì)繞擊和反擊的能力，同時(shí)還可以有效降低絕緣子發(fā)生閃絡(luò)的概率，避免直擊雷造成跳閘事故。根據(jù)線路避雷器不同的結(jié)構(gòu)，可以將其大致分為帶串聯(lián)間隙型線路避雷器和無(wú)間隙型線路避雷器。之所以需要安裝線路避雷器，就是為了能夠提高安裝部位線路應(yīng)對(duì)直擊雷繞擊和反擊的能力，盡可能降低閃絡(luò)和跳閘事故發(fā)生的概率，進(jìn)而提高線路運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，提高供電系統(tǒng)的可靠性。由于線路避雷器的安裝不僅可以提高安裝部位線路的防雷水平，同時(shí)還可以降低雷擊跳閘事故發(fā)生的概率，不僅可以降低線路非計(jì)劃停電的時(shí)間，同時(shí)還可以提高電力系統(tǒng)的可靠性。因而相對(duì)其他防雷措施而言，該措施的防雷效果更加明顯。但是由于這種措施只能保護(hù)安裝部位的線路，通常只有桿塔兩側(cè)一個(gè)檔距，因而為了能夠擴(kuò)大保護(hù)范圍，必須要安裝多個(gè)線路避雷器。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，其整體工程造價(jià)就比較高。所以在安裝線路避雷器的時(shí)候，需要嚴(yán)格按照經(jīng)濟(jì)適用的原則選擇最合適的安裝方案。如表1是兩條輸電線路能夠安裝線路型避雷器桿塔的參考數(shù)據(jù)。

4.5 其他

除了上述常用的防雷措施而外，目前在用的還有很多防雷措施，例如架空地線、并聯(lián)間隙技術(shù)、安裝避雷針等等。其中，架設(shè)耦合地線就是當(dāng)降低桿塔接地電阻的難度較大時(shí)，就在導(dǎo)線下方架設(shè)一條接地線，從而提高輸電線路應(yīng)對(duì)反擊的能力，降低因反擊而造成系統(tǒng)跳閘的概率。通常這種技術(shù)都運(yùn)用于接地電阻較高的情況。輸電線路并聯(lián)間隙技術(shù)是通過(guò)在線路絕緣子串的兩端串聯(lián)一對(duì)金屬電極從而形成間隙，使得雷電活動(dòng)的時(shí)候，雷擊線路所導(dǎo)致的閃絡(luò)發(fā)生在間隙的地方，從而為絕緣子串提供安全保障。另外，加裝避雷針技術(shù)就是利用避雷針很強(qiáng)的引雷能力來(lái)降低雷電對(duì)導(dǎo)線的影響，降低導(dǎo)線發(fā)生雷擊事故的概率，從而為電力系統(tǒng)供電提供安全保障。當(dāng)前主要用到的相關(guān)技術(shù)包括加裝避雷線水平側(cè)針和可控放電避雷針等。加裝的避雷針如圖1所示。

表1 可安裝線路型避雷器的桿塔

圖1

5 小結(jié)

自然界中天氣變化多端，而雷電天氣又是其中比較復(fù)雜的一種。雖然科技水平在不斷提高，但是當(dāng)前人們對(duì)雷電天氣的認(rèn)識(shí)仍然還不全面，對(duì)于雷電活動(dòng)的控制能力也很弱。所以，為了能夠有效減少雷電活動(dòng)對(duì)高壓輸電線路的影響，為電網(wǎng)運(yùn)行提供安全保障，我們需要做好對(duì)雷電活動(dòng)的預(yù)防措施，提高防雷技術(shù)。本文從直擊事故預(yù)防、保護(hù)角、桿塔防雷、避雷器等多個(gè)方面進(jìn)行了防雷措施的探討，希望能夠?yàn)橐院蟮母邏狠旊娋€路綜合防雷提供參考，促進(jìn)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

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TM863

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1004-7344（2016）21-0066-02

2016-6-18

馮自豪（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事輸電線路運(yùn)行維護(hù)及檢修方面工作。