輸電線路雷擊防治措施

尚政委

摘 要：輸電線路在運行過程中，遭受雷擊損害，屬于常見自然災(zāi)害，無可避免。只能采取合理的防雷措施，減少線路雷擊概率，降低雷害損失。本文通過對雷擊特征進行分析，采用分類法對不同雷擊現(xiàn)象提出防治措施，以供同仁參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路；雷擊；防治措施

依照雷擊特征，可分直擊雷和感應(yīng)雷兩種。雷擊常引起輸電線路絕緣閃絡(luò)，通過解析其絕緣閃絡(luò)類型，制定出有針對性的防治措施。通常情況下線路雷擊后跳閘多數(shù)是由于繞擊所致，針對220kV或是以上的線路應(yīng)該把防雷擊的重點放在防繞擊上，需加強防治措施有效降低其繞擊率。只有正確分析出線路產(chǎn)生故障的切實原因，才能降低其線路產(chǎn)生雷擊故障的概率。因此需要依照實踐經(jīng)驗分析電路產(chǎn)生雷擊故障的類型，且有針對性的提出可行防治措施，進而維護輸電線路穩(wěn)定和可靠的運行。

1概述雷電的產(chǎn)生

雷電是由雷云（帶電的云層〕對地面建筑物及大地的自然放電引起的，它會對建筑物或設(shè)備產(chǎn)生嚴重破壞。因此，對雷電的形成過程及其放電條件應(yīng)有所了解，從而采取適當?shù)拇胧Ｗo建筑物或設(shè)備不受雷擊?？罩性茖釉诶子晏鞖鈺r會產(chǎn)生較多電荷，在電荷作用下形成了靜電感應(yīng)。由于靜電感應(yīng)，帶負電的雷云，在大地表面感應(yīng)有正電荷。這樣雷云與大地間形成了一個大的電容器。當電場強度很大，超過大氣的擊穿強度時（擊穿強度達到了25·30kV/cm形成電離通道〕，即發(fā)生了雷云與大地間的放電。對于輸電線路來說，當雷電到達了地面的附件時，放電的主通道形成，大氣中的負電荷和大地的正電荷在通道內(nèi)進行電荷中和，最終產(chǎn)生了雷電。

2雷電特征及其輸電線路易雷擊部位

一些地面上突出的建筑物極易被雷電擊中，其中高跨在野外地區(qū)的輸電線路就易被雷擊中。這主要是由于輸電線路處于架空狀態(tài)時，其對地有較大的距離且線路比較長，因而易受雷擊的侵襲。在傳統(tǒng)統(tǒng)計中使用"雷暴曰”，體現(xiàn)雷電強度，雖然與雷電產(chǎn)生的次數(shù)沒有直接性關(guān)系，但是可依照在單位天內(nèi)僅產(chǎn)生一次的雷暴去描述雷電現(xiàn)象所持續(xù)的時間及其雷擊的有效密度。所以，使用雷暴日能夠有效預測出線路產(chǎn)生的雷擊概率或頻率就有些缺少科學性。使用落雷密度年均值卻能更精準、更科學地表示出其雷擊頻率。通過研究相關(guān)理論知識以及實踐觀察等發(fā)現(xiàn)，線路遭受雷擊侵襲不具有均勻性特征，它是雷擊的主要特征。對于極易產(chǎn)生雷擊的部位而言，主要是架空的桿塔和導線等。尤其是土壤具有較小的電阻率，例如：金屬礦、河岸等都是易被雷擊的部位。另外，土壤交接地由于具有較大的電阻率差異，故也易被雷擊。為此，有必要對這些易雷擊部位做好相應(yīng)防治措施。

3對輸電線路的雷擊分類提出有效防治措施

直擊雷就是雷電以直接的方式擊中了其導線、避雷線、桿塔等頂部，同時會產(chǎn)生其絕緣閃絡(luò)，可劃分為反擊、繞擊兩種類型。當線路的附件地面以及建筑物被雷電擊中時，則導線上的電荷會積聚形成較高的感應(yīng)電壓，進而擊穿空氣間隙，而后間接形成了感應(yīng)雷，線路電壓低于35kV時，會形成閃絡(luò)跳閘的現(xiàn)象。

3.1反擊及防治

當雷擊擊中塔頂、避雷線等時，其雷電流會通過相應(yīng)塔體與接地導體。由于存在桿塔、接地電阻等，勢必會升高其塔體等電位，且在相導線之上產(chǎn)生一定的感應(yīng)電壓。若塔體升高的電位值、相導線的感應(yīng)電壓間產(chǎn)生電位差都比絕緣閃絡(luò)有效值大， 就形成了反擊閃絡(luò)。 它在線路中表現(xiàn)為多相、多回兩種閃絡(luò)，并用耐雷水平去權(quán)衡反擊產(chǎn)生雷電流具有的臨界值。輸電線路在送電中耐雷水平、絕緣子串約有一半會沖擊到放電的電壓和雷電流的強度以及接地電阻（塔桿〕，三者間存在聯(lián)系。其放電電壓為固定值，故雷電流的強度和地理位置以及氣象有直接關(guān)系。因而，針對其裝置了避雷線的輸電線路而言，降低了它的接地電阻進而提升其線路的耐雷水平，并將其作為防治的的有效措施。對于不合格的接地電阻相應(yīng)桿塔要及時作出改造，從而控制著線路反擊安全事故的產(chǎn)生。

此外，架設(shè)的一些避雷線都可作為防雷保護基礎(chǔ)措施。避雷線在防治中能夠攔截雷電進而直擊導線，若避雷線有很多的根數(shù)，則其就具有較大的分流作，也提升了耐雷的水平。它和導線間電磁進行耦合，有效降低了輸電線路的絕緣部件兩端電位之差，提升其電網(wǎng)耐雷整體水平。線路設(shè)置避雷線還應(yīng)該防止其反擊的導線，依照設(shè)計相關(guān)要求，盡量滿足在距離上的要求。在桿塔上的兩根基礎(chǔ)式避雷線距離，要控制在導線、避雷線其5倍垂直距離之內(nèi)。

3.2繞擊及防治

雷電當其繞過了架在空中的避雷線時，會直接擊中其中某相的導線，因此將其稱為了繞擊?；谄浣^緣子串為桿塔最低耐雷水平基礎(chǔ)部件，因而絕緣子串的閃絡(luò)當有較小雷電相應(yīng)電流經(jīng)過之后就會跳閘。所以，運行中的輸電線路很多雷擊產(chǎn)生跳閘都是由于繞擊所致。雷擊的相導線、線路的頻率之比就是繞擊的概率，它通常呈現(xiàn)出單相的閃絡(luò)狀態(tài)。

輸電線路都有避雷線保護角，若是避雷線保護角過大，容易使線路暴露在外面，增加受雷擊的概率。因此，我們需要分析保護角大小與輸電線路受到繞擊的概率之間的關(guān)系，合理的設(shè)置避雷線保護角。電壓等級越高，其避雷線保護角也應(yīng)該越小。我們將線路繞擊概率P與保護角α、塔高h之間的關(guān)系用下式表示。

通過大量的計算和統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)220kV高壓輸電線路受到繞擊其保護角大多都在10度以上，當保護角增大5度時，繞擊概率將增加一倍，這也就表明220kV高壓輸電線路的繞擊概率會隨著保護角的增大而增大，因此，必須將保護角控制在一定的范圍內(nèi)才能夠減小線路繞擊的機率。單式避雷線的保護角原則上都要控制在30°以內(nèi)，110kV及以上線路不宜大于25°。雙式避雷線的保護角應(yīng)該控制在20°以內(nèi)。單回路110kV～330kV線路的保護角不宜大于15°，500kV～750kV線路保護角不宜大于10°。對于雙回及多回線路，66kV線路保護角應(yīng)適當減小，110kV線路不宜大于10°，220kV及以上線路不宜大于0°。

要想使繞擊跳閘盡可能減少次數(shù)，最好通過增加其絕緣子的片數(shù)以及減小對應(yīng)保護角去實現(xiàn)。其中通過升高避雷線支架或改造桿塔的方式也可以有效減小保護角，在高級的線路中要做零或負保護角等輸電設(shè)計。在有較多雷區(qū)或是極易引發(fā)雷擊的多個部位以及較大跨度的線路之上可安置避雷器，主要是金屬類氧化物，它和絕緣子串聯(lián)、并聯(lián)，從而形成絕緣閃絡(luò)令線路避免遭受其雷擊侵害。所以，在電網(wǎng)中要增設(shè)線路進行分流，增加避雷器數(shù)量提升防雷安全性。

塔高對繞擊發(fā)生的影響也是比較大的。由式（1）可以看出，當塔高較小時，保護角也是比較小的，因此，在這樣的情況下，繞擊發(fā)生的可能性較小。當塔高逐漸增大時，保護角也將增大，則導致繞擊概率也增大，這樣就會使高壓輸電線路更加容易受到繞擊，因此，必須設(shè)定塔高的限值以減小繞擊概率。通過計算得出，當塔高小于35米時，線路發(fā)生繞擊的概率較小。

4總結(jié)

通過對雷電產(chǎn)生進行概述，也分析了雷電特征及其輸電線路易雷擊部位，而后針對其輸電線路產(chǎn)生雷擊故障的類型予以有針對性的防治，這要求電網(wǎng)運營單位應(yīng)加大對雷擊防治的力度，通過開展具有差異性防雷相關(guān)改造工作，有效提升其輸電線路在防雷方面的技術(shù)，為用戶提供相對可靠且安全的供電服務(wù)，減少其雷擊故障的產(chǎn)生。

參考文獻：

[1] 周永輝.220kV高壓輸電線路防雷接地技術(shù)研究[D]. 華北電力大學 2014

[1] 孫廣慧，王俊豐，彭海濤.中壓配電網(wǎng)架空線路差異化防雷策略研究[J]. 廣東電力. 2012（06）

[3] 許彬.降低區(qū)域輸電線路雷擊風險的防雷策略研究[D]. 華南理工大學 2012