架空輸電線路防雷與接地研究

作者/韓娟琴，西電寶雞電氣有限公司

架空輸電線路防雷與接地研究

作者/韓娟琴，西電寶雞電氣有限公司

電力事業(yè)是我國(guó)各個(gè)工業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)性事業(yè)，關(guān)系著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。架空輸電是我國(guó)在長(zhǎng)距離輸電工程中采用的主要辦法，這種形式的輸電能夠很好的避開(kāi)人群，是我國(guó)電力傳輸系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵輸電形式，然而由于這種長(zhǎng)距離的架空輸電，在復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境下，一旦出現(xiàn)雷暴天氣，很有可能成為雷擊的目標(biāo)，導(dǎo)致相應(yīng)線路故障，相應(yīng)輸電設(shè)備的損壞，影響電路的正常運(yùn)行，因此本研究根據(jù)這個(gè)情況，分析輸電線路雷擊及跳閘原因，并提出了相應(yīng)的防雷擊策略和接地方法，以作指導(dǎo)。

架空輸電線路；防雷；接地

前言

架空輸電是遠(yuǎn)距離輸電的一個(gè)主要形式，相比地埋線，其優(yōu)點(diǎn)十分顯著，比如遠(yuǎn)離人群，對(duì)人相對(duì)有安全保障，再者維護(hù)簡(jiǎn)單，然而其存在的缺陷也是不可忽視的，比如長(zhǎng)距離的架空電線由于其導(dǎo)電性能，往往成為雷擊的目標(biāo)，一旦出現(xiàn)雷暴天氣，其安全穩(wěn)定性能就會(huì)受到限制，造成輸電線路的損壞，電路運(yùn)行出現(xiàn)故障，這對(duì)于當(dāng)前的設(shè)計(jì)初衷來(lái)說(shuō)不合時(shí)宜的，因此如何解決防雷以及接地問(wèn)題，保障輸電線路的安全和穩(wěn)定就顯得十分重要。

圖1

1. 輸電線路雷擊及跳閘分析

根據(jù)電網(wǎng)故障分類(lèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，架空輸電線路在運(yùn)行中，由雷擊引起的高壓線路跳閘次數(shù)占一半以上，這說(shuō)明了雷擊對(duì)于架空輸電的影響是十分嚴(yán)重而不可忽視的。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，架空輸電線路出現(xiàn)雷擊事故主要流程環(huán)節(jié)為輸電線路在相應(yīng)線路被雷擊中時(shí)，雷電產(chǎn)生的感應(yīng)電流通過(guò)塔架接地裝置泄流入地，產(chǎn)生雷電過(guò)壓的作用，然后輸電線路設(shè)備及其絕緣由于過(guò)壓作用而受到破壞并發(fā)生閃絡(luò)，接著輸電線路從沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電壓，大的電壓超出輸電設(shè)備的載荷，由此線路跳閘，供電中斷?？梢哉f(shuō)輸電線路遭受雷擊后在線路產(chǎn)生的巨大過(guò)壓作用導(dǎo)致線路故障，因此對(duì)于這個(gè)情況需要分析清楚雷擊跳閘原因才能對(duì)此作出適合的防雷對(duì)策，一般來(lái)說(shuō)線路雷擊跳閘主要表現(xiàn)為兩種形式，即雷直接擊于線路或桿塔導(dǎo)致的跳閘以及電磁感應(yīng)繞過(guò)避雷線擊于在導(dǎo)線上而引起的跳閘，這兩種形式的雷擊氣礦都會(huì)對(duì)當(dāng)前的輸電線路造成極大的危害，因此需要在架設(shè)輸電線路時(shí)做好防雷措施，保障輸電線路的安全穩(wěn)定。

圖2

2. 架空輸電線路防雷技術(shù)分析

2.1 架空輸電線的路徑合理選擇

合理選擇架空輸電線路時(shí)一個(gè)防雷的重要舉措，其具體的內(nèi)容就是規(guī)劃設(shè)計(jì)架空輸電線路時(shí)要考慮輸電區(qū)域所涉及的環(huán)境情況，比如通過(guò)的地方是否是多雷暴天氣發(fā)生區(qū)域等等，對(duì)于能夠在不過(guò)多增加輸電線路架設(shè)成本的前提下，應(yīng)該盡可能的避開(kāi)氣候條件惡劣的區(qū)域，合理規(guī)劃，從而降低雷擊跳閘的事故發(fā)生概率，保障輸電線路的安全和穩(wěn)定，從而最大化架空輸電線路的性能，為輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供一定保障。

2.2 架設(shè)避雷裝置

架設(shè)避雷裝置是最為常見(jiàn)的避雷措施，常見(jiàn)于高達(dá)建筑設(shè)施上用以化解雷電產(chǎn)生的巨大電流和過(guò)壓作用從而將雷擊的危害抑制掉。一般來(lái)說(shuō)在架設(shè)防雷擊裝置時(shí)要根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)理論和以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)架設(shè)，注意架設(shè)過(guò)程中防雷裝置的保護(hù)角度大小以及塔架的高度，優(yōu)化這些問(wèn)題，從而有效的實(shí)現(xiàn)避雷的效用。具體說(shuō)就是，在一般情況下，考慮雷電繞擊的情況,應(yīng)該將避雷線的保護(hù)角定為20°～30°的范圍內(nèi)。而對(duì)于架設(shè)的期房是林區(qū)的情況下，那么憂郁高度問(wèn)題，遭受雷擊的可能性會(huì)增大，并且憂郁環(huán)境情況復(fù)雜，電磁環(huán)境相應(yīng)也復(fù)雜多變，對(duì)于雷擊帶來(lái)的危害會(huì)更大，因此對(duì)于這種情況，就需要在塔架的兩側(cè)安置避雷裝置，從而緩解過(guò)壓作用帶來(lái)的線路載荷。此外，將接地引下線與桿塔的接地體需要連接在一起，從而在遭受雷擊后能夠?qū)⒗纂婋娏鲗?dǎo)引到大地，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于線路的保護(hù)。

2.3 安裝自動(dòng)重合閘保護(hù)

安裝自動(dòng)重合閘保護(hù)裝置是防雷技術(shù)中另一個(gè)有效的辦法。這種裝置可以在線路因故障跳開(kāi)后，能夠根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)過(guò)程，從而有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路的保護(hù)，提高了電路的可靠性。在架空輸電線路的應(yīng)用中能夠極好的實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的穩(wěn)定性保障，增強(qiáng)線路的送電容量，提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平。這個(gè)對(duì)于輸電線路來(lái)說(shuō)是個(gè)極好的措施，當(dāng)然對(duì)于其作用的發(fā)揮是否有效，需要相關(guān)架設(shè)人員對(duì)裝置進(jìn)行合理安裝和調(diào)試，對(duì)其心能進(jìn)行有效測(cè)試，從而確保其發(fā)揮的作用具有較高的應(yīng)用效果。

3. 架空輸電線路接地技術(shù)分析

3.1 架空輸電線塔架接地

接地技術(shù)是防雷技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其接地性能的優(yōu)良直接影響到防雷的效果是否有所效用。因此對(duì)于其接地裝置的設(shè)定很有必要。在對(duì)塔架的接地設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其沿線的環(huán)境以及氣候條件，分析雷擊的可能性，即要對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境充分考慮和分析，然后據(jù)此對(duì)輸電線路的塔架進(jìn)行合理布局，分析土壤性質(zhì)，從而使得塔架的接地裝置有較好的作用效果，從而保障發(fā)生雷暴時(shí)防止其出現(xiàn)較大的危害，影響輸電線路的安全和穩(wěn)定。

3.2 降低塔架接地電阻

防雷措施中的一個(gè)關(guān)鍵因素就是設(shè)法降低塔架的接地電阻，從而將更多的電壓嫁接到地面，從而使得塔架的載荷不會(huì)有較大的變化，確保電路的正常運(yùn)行，對(duì)于降低塔架的接地電阻的方式主要有兩種，即耦合地線和接地方式選擇等，對(duì)于耦合接地，指的就是通過(guò)耦合地線確保其能夠在線路運(yùn)行中發(fā)揮分流和藕合作用，從而達(dá)到降低接地電阻的效果，而對(duì)于節(jié)點(diǎn)方式選擇則可以通過(guò)自然接地、人工接地、引外接地等方式通過(guò)接地線的規(guī)劃選取來(lái)實(shí)現(xiàn)塔架接地電阻的有效降低，這兩種方式是降低接地電阻的最為常見(jiàn)的方式，根據(jù)具體情況，合理選取降低接地電阻的措施，原則上是接地電阻越低越好，實(shí)現(xiàn)對(duì)架空輸電線路的防雷擊的效用，確保實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中能夠保障輸電線路的安全性和穩(wěn)定性，從而優(yōu)化輸電過(guò)程。

3.3 使用降阻劑

使用降阻劑是優(yōu)化接地電阻的一個(gè)重要措施，其可以有效降低接地電阻的阻值，能夠?qū)⒗纂婋娏饔行У膶?dǎo)入大地上，緩解雷電對(duì)輸電線路的載荷，從而提高輸電線路的安全性和可靠性，為輸電系統(tǒng)提供有力保障。一般來(lái)說(shuō)，在對(duì)架空輸電線路進(jìn)行接地設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)于降阻劑也要有嚴(yán)格使用技術(shù)，不能隨意使用，避免由于使用方法的不正確造成的負(fù)面作用，導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)故障，影響輸電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。降阻劑是一種包含了多種成分的導(dǎo)電體,通過(guò)降阻劑能夠金屬接地裝置和大地緊密連接在一起，提供足夠的電路流通界面，提升導(dǎo)電性能，從而能夠盡量打電流導(dǎo)入大地仲，緩解雷擊造成對(duì)電路的負(fù)荷，提升線路的可靠性，通過(guò)這種方式的降阻方法能夠在接地體接地體周?chē)纬梢粋€(gè)變化相對(duì)平緩的低電阻區(qū)域，從而將雷擊造成的巨大電力負(fù)荷導(dǎo)入大地。降阻劑的使用,不僅能夠提升架空輸電線路的防雷技術(shù)水平,還可以減少接地體的施工量,節(jié)約金屬材料,具有長(zhǎng)效性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)。當(dāng)然，在降阻劑的實(shí)際使用中，相關(guān)人員需要對(duì)架空輸電線路的接地情況有很好的的把控，明確架設(shè)目的，確保其實(shí)際效果的充分發(fā)揮，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力的強(qiáng)力引導(dǎo)作用，能夠緩解雷擊帶來(lái)的危害，維護(hù)輸電系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備的性能不被損壞，保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障我國(guó)電力安全，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供一個(gè)保障。

4. 結(jié)語(yǔ)

架空輸電是我國(guó)長(zhǎng)距離輸電中的一個(gè)主要方式，通過(guò)這個(gè)方式的輸電將電力輸送到較遠(yuǎn)的地方，相比地埋線有很多顯著優(yōu)點(diǎn)，但是其容易遭受雷擊的缺陷成為其在阿虎電線路的應(yīng)用中的一個(gè)極大的阻礙，本研究分析了發(fā)生雷擊對(duì)輸電線路的影響過(guò)程，從這個(gè)方面提出一些防雷措施，并對(duì)防雷技術(shù)中接地技術(shù)這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)闡述，從而對(duì)其在實(shí)際應(yīng)用中能夠達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)效果得到保障，維護(hù)電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。

＊ [1]王欽欽.高壓架空輸電線路避雷措施研究[J].電工技術(shù),2017,04:107—108.

＊ [2]張富碩.輸電線路防雷接地措施的重要性及改進(jìn)方法[J].低碳世界,2017,11:83—84.