淺談架空輸電線路的防雷措施

吳祥

【摘要】通過(guò)對(duì)安徽省某地區(qū)近年來(lái)架空輸電線路遭受的雷擊跳閘情況進(jìn)行分析，并評(píng)估已采用的各種防雷措施，總結(jié)出了提高架空輸電線路耐雷水平，降低線路跳閘率的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】架空輸電線路；雷擊跳閘；防雷措施

Discussion on Lightning Protection Measures of Overhead Transmission Line

Wu Xiang

（Yunnan Silver Tower Power Construction Co.， LtdKunmingYunnan650000）

【Abstract】Based on the analysis of the lightning strike in the aerial transmission lines of an area in Anhui Province in recent years， and the various lightning protection measures have been evaluated， some practical experiences have been put forward to improve the lightning protection level of overhead transmission lines and reduce the line tripping rate.

【Key words】Overhead transmission lines；Lightning trip；Lightning protection measures

近幾年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(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。由于大氣雷電活動(dòng)的隨機(jī)性和復(fù)雜性，目前世界上對(duì)輸電線路雷害的認(rèn)識(shí)研究還有諸多未知的成分。架空輸電線路和雷擊跳閘一直是困擾安全供電的一個(gè)難題，雷害事故幾乎占線路全部跳閘事故l/3或更多。因此，尋求更有效的線路防雷保護(hù)措施，一直是電力工作者關(guān)注的課題。筆者根據(jù)近幾年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，僅就線路防雷接地這一課題談一點(diǎn)個(gè)人淺陋的看法。

1. 架空輸電線路防雷概述

（1）架空線路輸電是電力工業(yè)發(fā)展以來(lái)所采用的主要輸電方式。通常所稱的輸電線路就是指架空輸電線路。通過(guò)架空線路將不同地區(qū)的發(fā)電站、變電站、負(fù)荷點(diǎn)連接起來(lái)，輸送或交換電能，構(gòu)成各種電壓等級(jí)的電力網(wǎng)絡(luò)或配電網(wǎng)。線路長(zhǎng)度有時(shí)達(dá)數(shù)百公里或更多，所以引趕輸電線路故障跳閘的原因就很多，其中因雷擊引起的跳閘次數(shù)位居所有跳閘原因之首。因此，如何切實(shí)有效地制定及改善架空輸電線路的防雷措施，從而降低線路雷擊跳閘率，是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。

（2）然而，任何防雷系統(tǒng)都離不開(kāi)接地，要做好架空輸電線路防雷保護(hù)，其核心問(wèn)題就是要做好接地。輸電線路桿塔接地裝置作為輸電線路重要組成部分，作用是確保外來(lái)雷電流入地面，保護(hù)絕緣線路設(shè)備，減少線路雷擊跳閘率。因此，確保接地裝置完整性，是降低輸電線路雷擊跳閘率的主要措施。

（3）架空線路裝設(shè)避雷線，是為了防止雷電直擊導(dǎo)線，產(chǎn)生危及線路絕緣的過(guò)電壓。避雷線遭受雷擊后，雷電流即沿避雷線經(jīng)接地引下線進(jìn)入大地，從而可保證線路的安全供電。不同的桿塔接地電阻值，雷電流在桿塔頂部形成不同的電位，同時(shí)雷電波在避雷線中傳波時(shí)，又會(huì)與線路導(dǎo)線耦合而感應(yīng)出一個(gè)行波，但這行波及桿頂電位作用到線路絕緣的過(guò)電壓幅值都比雷電直擊導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓幅值低得多。

2. 架空輸電線路雷擊跳閘類型

2.12007年至2010年，安徽省淮北市范圍內(nèi)共發(fā)生了71次35kV及以上的輸電線路雷擊跳閘事故，其中35kV線路46次，占總雷擊跳閘次數(shù)的64.8%；110kV線路19次，占雷擊跳閘次數(shù)的26.7%；220kV線路6次，占雷擊跳閘次數(shù)的8.5%。

2.2經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析該地區(qū)從2007年至今的輸電線路跳閘情況，引起線路跳閘雷擊形式主要有以下幾種。

（1）繞擊類跳閘，其故障點(diǎn)的特點(diǎn)為線路架設(shè)有架空避雷線，故障點(diǎn)的接地電阻合格，故障點(diǎn)為單基單相或相鄰兩基同相，跳閘時(shí)故障點(diǎn)附近的雷電流幅值較小，故障點(diǎn)所處地形一般為山頂邊坡等易繞擊地形，故障相一般為水平排列的邊相或垂直排列的中、上相。此類跳閘多出現(xiàn)在110kV、220kV線路當(dāng)中；

（2）反擊類跳閘，其故障點(diǎn)的特點(diǎn)為故障點(diǎn)的接地電阻不合格，故障點(diǎn)為一基多相或多基多相，跳閘時(shí)故障點(diǎn)附近的雷電流幅值較大，故障相一般為水平排列的中相或垂直排列的中、下相。此類跳閘在35～220kV線路當(dāng)中均有出現(xiàn)；

（3）感應(yīng)雷跳閘，其故障點(diǎn)的特點(diǎn)為線路未架設(shè)架空避雷線，故障點(diǎn)的接地電阻合格，故障點(diǎn)為一基多相或單相，跳閘時(shí)故障點(diǎn)附近的雷電流幅值較大，故障相一般為水平排列的邊相或垂直排列的上相，且多發(fā)生在35 kV及以下電壓等級(jí)的輸電線路上。

3. 輸電線路防雷保護(hù)措施的適用性總結(jié)

3.1架設(shè)避雷線。

架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)有效措施。避雷線的主要作用是防止雷直擊導(dǎo)線，同時(shí)還具有分流作用，可以減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位；此外，通過(guò)對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；其次對(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。從該局的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)中可以看出，架設(shè)避雷線對(duì)于耐雷水平較低的35kV線路尤其重要。而對(duì)于110kV及以上電壓等級(jí)線路，從前面的分析可以看出，繞擊已經(jīng)成為威脅110kV及以上線路的主要雷擊形式，因此在條件允許的情況下盡可能地增大線路的保護(hù)角是非常有必要的，新建的110kV、220kV同塔雙回線路最好是都能夠采用0°甚至負(fù)保護(hù)角。

3.2降低桿塔接地電阻。

降低桿塔接地電阻可以減小雷擊桿塔時(shí)的電位升高，這是配合架設(shè)避雷線所采取的一項(xiàng)有效措施。在土壤電阻率低的地區(qū)，應(yīng)充分利用鐵塔、鋼筋混凝土桿的自然接地電阻。在高土壤電阻率的地區(qū)，用一般方法很難降低電阻時(shí)，可采用多根放射形接地體，或采用有效的降阻劑降低接地電阻值。目前該局已經(jīng)將降低接地電阻作為一項(xiàng)運(yùn)行的基本工作來(lái)做，一切的防雷措施都必須建立在接地電阻合格的基礎(chǔ)之上。在運(yùn)行工作中，加裝線路桿塔石墨接地、水泥桿接地引下線暗改明均為日常的工作內(nèi)容。

3.3安裝線路避雷器等其他防雷裝置。

對(duì)于110kV及以上電壓等級(jí)輸電線路，繞擊跳閘為主要的雷擊跳閘類型，在保證接地電阻合格的情況下，采取安裝線路避雷器等其他裝置成為了主要的防繞擊措施。目前該局安裝的防雷裝置有線路避雷器、雷電接閃器、可控避雷針，這3種裝置當(dāng)中，避雷器的使用經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)比較豐富，效果也比較好，但是安裝比較麻煩。雷電接閃器的安裝比較簡(jiǎn)單，但是在原理上只能防直擊雷，無(wú)法防反擊雷，使用經(jīng)驗(yàn)也只有一年?？煽乇芾揍樖墙陙?lái)推出的一種新式防雷裝置，從原理上分析可以防繞擊和反擊，但是使用經(jīng)驗(yàn)仍然為零，其效果有待驗(yàn)證。

3.4合理選擇輸電線路路徑。

大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，線路遭受雷擊往往集中于線路的某些地段，稱之為選擇性雷擊區(qū)，或稱為易擊區(qū)。線路若能避開(kāi)易擊區(qū)，或?qū)σ讚魠^(qū)線段加強(qiáng)保護(hù)，則是防止雷害的根本措施。因此作為運(yùn)行單位在日常工作中一定要注意特殊區(qū)段的清理建檔工作。

4. 結(jié)束語(yǔ)

架空線的防雷工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，架空輸電線路防雷設(shè)計(jì)的目的就是提高線路的耐雷水平，降低線路的雷擊跳閘率，確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。在考慮線路防雷方式時(shí)，應(yīng)考慮到線路遭受雷擊的類型，進(jìn)行相應(yīng)的防雷設(shè)計(jì)保護(hù)，同時(shí)應(yīng)全面考慮線路的重要程度、系統(tǒng)運(yùn)行方式、線路經(jīng)過(guò)地區(qū)雷電活動(dòng)強(qiáng)弱、地形地貌特點(diǎn)、土壤電阻率的高低條件，結(jié)合當(dāng)?shù)卦芯€路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，綜合比較，因地制宜，采取合理的防雷保護(hù)措施。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2017）01-18-035