淺析輸電線路的防雷

莊煒維

（國網(wǎng)廈門供電公司，福建 廈門 361000）

淺析輸電線路的防雷

莊煒維

（國網(wǎng)廈門供電公司，福建 廈門 361000）

近些年來，隨著電網(wǎng)行業(yè)的快速發(fā)展，對輸電線路運(yùn)行狀況的要求也逐漸升高。本文詳細(xì)闡述了輸電線路在運(yùn)行中因?yàn)槔讚粼斐傻奈：Γ⑻岢龇览妆Ｗo(hù)以及防雷改造的原則，提出輸電線路運(yùn)行中一些主要的防雷措施。

輸電線路；防雷；保護(hù)；措施

近些年來，我國電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，因?yàn)槔讚舳鸬妮旊娋€路運(yùn)行故障問題越來越多，嚴(yán)重影響了輸電線路設(shè)備的安全運(yùn)行，輸電線路因?yàn)槔讚粼斐傻奶l故障是影響供電安全的一個(gè)很大難題。所以，對輸電線路的防雷保護(hù)并找到一些合理有效的輸電線路防雷措施，是我國電力企業(yè)始終關(guān)注的重要問題。

1.雷電對輸電線路造成的危害

雷電對輸電線路以及電網(wǎng)運(yùn)行的安全造成的危害主要表現(xiàn)在：當(dāng)雷電放射到輸電線路上，就會(huì)使輸電線路上的過電壓升高，致使線路繼電保護(hù)動(dòng)作出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。切斷輸電線路的運(yùn)行路線會(huì)給電力企業(yè)造成巨大的損失，而且還非?？简?yàn)輸電線路周圍電力設(shè)備的耐受能力和絕緣水平，給電力工作人員以及線路設(shè)備造成巨大威脅。而且，雷電會(huì)給輸電線路帶來很強(qiáng)的電流，會(huì)因?yàn)楸焕纂姄糁谐霈F(xiàn)輸電線路熔毀、導(dǎo)線熔斷或者損毀的現(xiàn)象，較強(qiáng)電流產(chǎn)生的強(qiáng)大動(dòng)力還可能會(huì)導(dǎo)致輸電線路桿塔等一些電力機(jī)械設(shè)備造成損傷。因?yàn)槔纂姄糁薪o輸電線路造成的災(zāi)害電力系統(tǒng)一般不能通過自身的能力自動(dòng)進(jìn)行恢復(fù)，進(jìn)而導(dǎo)致電力設(shè)備的損壞，需要電力企業(yè)浪費(fèi)很多人力和時(shí)間進(jìn)行修復(fù)。雷電大多集中在夏季和春季兩個(gè)季節(jié)，也正是人們集中生產(chǎn)的季節(jié)，如果此時(shí)輸電線路出現(xiàn)中斷就會(huì)給人們的生產(chǎn)生活帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。雷電天氣大多發(fā)生在環(huán)境比較惡劣的地區(qū)，這樣就更加重了對輸電線路維修的難度。另外，正常運(yùn)行的輸電線路會(huì)比不運(yùn)行的輸電線路受到雷擊的發(fā)生率要高。所以有效地對輸電線路進(jìn)行防雷保護(hù)是十分必要的，可以避免很多電力安全事故的發(fā)生，并且對降低經(jīng)濟(jì)損失與提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全水平有非常重要的意義。

2.對輸電線路防雷應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則

對輸電線路進(jìn)行防雷保護(hù)是非常必要的，也可以通過很多種方式對輸電線路進(jìn)行防雷保護(hù)，但是對輸電線路的防雷保護(hù)不能毫無根據(jù)，應(yīng)當(dāng)遵循輸電線路防雷保護(hù)的一些基本原則。

首先，輸電線路中安裝可控放電式的避雷針成本比安裝避雷器的成本要低很多，并且對輸電線路防雷保護(hù)的效果也非常好，同時(shí)對輸電線路防雷維護(hù)的工作量也很少。但是因?yàn)檩旊娋€路防雷保護(hù)的范圍有限，所以一般適用于那些檔距比較小的輸電線路路段?？煽胤烹娛降谋芾揍槍τ诮拥仉娮枰蟮臈l件相對來說比較寬松，控制在低于10Ω就可以，對于輸電線路中土壤電阻率比較高的線段，可以稍微放松到30Ω左右。

其次，可控放電式的避雷針在完成安裝以后就不需要對其進(jìn)行定期維護(hù)，不過有一些交通不便的地區(qū)，可以根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況，大大減輕輸電線路防雷保護(hù)負(fù)責(zé)巡視員工的工作量。

再次，根據(jù)輸電線路實(shí)際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在輸電線路中安裝的消雷器的防雷保護(hù)存在一些問題，所以需要對已經(jīng)加裝了消雷器的輸電線路桿塔進(jìn)行一些改造。

最后，在輸電線路中安裝避雷器的造價(jià)雖然比較高，但是避雷器的防雷保護(hù)效果非常好，當(dāng)輸電線路中的導(dǎo)線和桿塔被雷擊時(shí)，可以快速動(dòng)作，非常適用于檔距較大的輸電線路路段，能夠彌補(bǔ)可控放電式的避雷針防雷保護(hù)范圍的盲點(diǎn)和不足。

3.對雷擊跳閘的分析

對電壓較高的輸電線路遭到雷擊的安全事故主要和4個(gè)主要因素有關(guān)：輸電線路絕緣子的放電電壓、是否有架空地線、輸電線路桿塔接地的電阻以及雷電流的強(qiáng)度等。對電壓比較高的輸電線路的每種防雷保護(hù)措施都會(huì)有針對性，所以，在對高壓輸電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在對輸電線路防雷保護(hù)措施進(jìn)行選擇時(shí)要首先明確輸電線路遭到雷擊跳閘的具體原因。

3.1 對高壓輸電線路的繞擊成因分析

按照輸電線路的現(xiàn)場實(shí)測、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及模擬實(shí)驗(yàn)都可以證明，避雷線和雷擊的繞擊率對輸電線路邊導(dǎo)線的桿塔高度、保護(hù)角以及輸電線路所經(jīng)過區(qū)域的地形、地貌以及地質(zhì)等條件有關(guān)。對于一些偏遠(yuǎn)山區(qū)的線路桿塔，山區(qū)輸電線路的繞擊率大約是平地輸電線路繞擊率的3倍。對山區(qū)輸電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)難免會(huì)遇見跨越較大、檔距高差較大等問題，這些區(qū)域是輸電線路耐雷性能最薄弱的環(huán)節(jié)。一些區(qū)域的雷電活動(dòng)相對來說比較強(qiáng)烈，使得某一區(qū)域的輸電線路比其他輸電線路更容易受到雷擊。

3.2 輸電線路反擊的成因分析

當(dāng)雷擊線路桿塔頂部或者避雷線的時(shí)候，雷電的電流會(huì)經(jīng)過接地體和塔體，使得輸電線路的桿塔地位不斷升高，同時(shí)，在輸電線路的相導(dǎo)線上發(fā)生感應(yīng)過電壓。假如升高的塔體電位和輸電線路相導(dǎo)線的感應(yīng)過電壓的合成電位差比輸電線路的絕緣閃絡(luò)電壓高很多的話，輸電線路的桿塔和導(dǎo)線間就會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象。

綜上可以看出，降低輸電線路桿塔的接地電阻、提升輸電線路的耦合系數(shù)、加強(qiáng)輸電線路的絕緣性能以及減小雷擊分流的系數(shù)等都可以提升輸電線路的抗雷耐雷水平。在對輸電線路進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)過程中，可以重點(diǎn)考慮降低輸電線路桿塔的接地電阻和提升輸電線路的耦合系數(shù)著兩種方法提升輸電線路的防雷保護(hù)水平。

4.對輸電線路的防雷保護(hù)

可以通過多種方式對輸電線路進(jìn)行防雷保護(hù)，比如在輸電線路上安裝自動(dòng)式重合閘、安裝氧化鋅的避雷器、對輸電線路采取消弧線圈的接地方式、采取不平衡的絕緣方式以及設(shè)置偶合地線等多種方式。

在輸電線路上安裝自動(dòng)式重合閘，因?yàn)槔讚舫霈F(xiàn)的閃絡(luò)問題大多數(shù)可以在電力系統(tǒng)跳閘之后自動(dòng)恢復(fù)輸電線路的絕緣性能，因此重合閘的成功率比較高。安裝自動(dòng)式重合閘是對輸電線路進(jìn)行防保護(hù)雷的一項(xiàng)非常重要措施，可以有效地確保雷擊跳閘之后輸電線路供電的可靠性。在輸電線路上安裝氧化鋅的避雷器也可以對輸電線路進(jìn)行很好的防雷保護(hù)，雖然安裝氧化鋅的避雷器造價(jià)較高，但是防雷的效果是最好的，可以預(yù)防輸電線路上的各種過電壓，不過因?yàn)楸芾灼髯陨硇枰M(jìn)行定期檢查和試驗(yàn)，所以運(yùn)行的成本比較高，對那些交通不便的偏遠(yuǎn)地方不適宜采用這種方式，一般采用在35kV的輸電線路上。對于那些雷電活動(dòng)比較強(qiáng)烈，而接地電阻又很難降低區(qū)域的輸電線路上可以采取消弧線圈的接地或者中性點(diǎn)不接地的方式，很多因?yàn)閱蜗嚅W絡(luò)著雷發(fā)生接地故障都能夠被消弧線圈消除。然而在兩相或者三相著雷的時(shí)候，因雷擊而引起的第一相導(dǎo)線開始閃絡(luò)時(shí)并不會(huì)導(dǎo)致跳閘，因?yàn)閷?dǎo)線閃絡(luò)之后就相當(dāng)于線路中的地線，其耦合作用增加，使得未閃絡(luò)的相絕緣子串電壓逐漸下降，進(jìn)而提升了輸電線路的耐雷性能。還可以采取不平衡的絕緣方式對輸定線路進(jìn)行防雷。在與線路桿架設(shè)的雙回輸電線路中，如果采用一般的防雷保護(hù)措施滿足不了輸電線路防雷要求的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，還可以采取不平衡的絕緣方式減低雙回路遭到雷擊時(shí)的跳閘率。當(dāng)輸電線路遭到雷擊時(shí)，那些絕緣子串片數(shù)較少的回路就會(huì)先閃絡(luò)，而閃絡(luò)之后的線路導(dǎo)線就相當(dāng)于是輸電線路中的地線，另一條回路導(dǎo)線就會(huì)增加耦合作用，進(jìn)而另一回路導(dǎo)線的抗雷水平就會(huì)提高，使其不發(fā)生閃絡(luò)確保輸電線路保持繼續(xù)供電的狀態(tài)。當(dāng)降低電線桿塔接地電阻存在困難的時(shí)候，可通過在線路導(dǎo)線的下方安設(shè)地線的方法解決，此作用可以增加導(dǎo)線與避雷線之間的耦合作用，進(jìn)而使得絕緣子串電壓降低。另外，架設(shè)偶合地線可以增強(qiáng)雷電流的分流。

對輸電線路的防雷保護(hù)措施不僅僅包括以上所述的方法，另外還有很多其他方式預(yù)防雷擊。比如適當(dāng)?shù)脑黾虞旊娋€路的絕緣設(shè)備，使得建弧率降低。這種防雷措施的投資比較大，工程的施工量也大，會(huì)涉及到調(diào)整輸電線路導(dǎo)線弧垂的問題。還可以在輸電線路上安裝可控放電式的避雷針。通過行雷閃放電的方式對雷云電荷進(jìn)行泄放，避免下行雷強(qiáng)烈的閃放電。安裝可控放電式的避雷針的造價(jià)非常便宜，防雷的效果也很好，但是對于檔距較大的輸電線路的保護(hù)范圍較小。在輸電線路上架設(shè)避雷線也是一個(gè)很好的避雷措施，可以阻礙雷直擊輸電線路的導(dǎo)線。降低輸電線路導(dǎo)線上的過電壓。降低輸電線路桿塔的接地電阻也是一個(gè)很好的防雷措施。所以對輸電線路的防雷措施很多，需要根據(jù)輸電線路的實(shí)際情況采取相關(guān)的防雷措施。

結(jié)語

因?yàn)槔讚魧τ谳旊娋€路的損害太大，所以對輸電線路的防雷保護(hù)措施應(yīng)當(dāng)作為我們維護(hù)輸電線路運(yùn)行的重中之重。在選擇運(yùn)用哪種輸電線路的防雷措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面考慮輸電線路的系統(tǒng)運(yùn)行模式、線路的重要程度輸電線路經(jīng)過區(qū)域雷電活動(dòng)的頻率、強(qiáng)弱和地形地貌特征、以及輸電線路經(jīng)過地區(qū)土壤電阻率高低等情況，結(jié)合輸電線路經(jīng)過地區(qū)原有的線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過對技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面的比較，因地制宜地對輸電線路采取科學(xué)合理的防雷保護(hù)措施，盡量降低雷電給輸電線路帶來的損害，保證輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］許平.輸電線路防雷技術(shù)探討與分析［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2011（11）：112-135.

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［3］榮士峰，楊旭輝.輸電線路的防雷保護(hù)及措施［J］.科技展望，2014（13）：13-20.

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