高壓輸電線路的防雷保護及其絕緣配合探究

李艷飛

摘 要：電力工程施工過程中，輸電線路施工是一個重點，雷電是高壓輸電線路面臨的主要危害之一。文章對高壓輸電線路防雷保護以及絕緣措施進行分析和探討，旨在提高高壓輸電線路運行安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路；防雷保護；絕緣保護

高壓輸電線路架設(shè)是電力工程施工過程中的重點，隨著輸電線路覆蓋范圍越來越廣泛，輸電線路施工過程中的難點也越來越大，輸電線路生產(chǎn)任務(wù)繁重、施工人員流動性大、施工操作危險性高，因此，在輸電線路施工過程中，加強輸電線路施工階段的質(zhì)量和安全管理至關(guān)重要。高壓輸電線路對于電力穩(wěn)定運行具有十分重要的意義，高壓輸電線路很容易受到雷擊災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計，我國高壓輸電線路跳閘事故中大約有40%～70%都是由于雷擊造成的，雷擊跳閘對整個電網(wǎng)的正常運行有很大影響，會增加天路的檢修難度，同時，在雷擊事故中雷電波還會沿著電路侵入到變電站或者發(fā)電廠，導(dǎo)致變電站或者發(fā)電廠的各種設(shè)備、線路被燒毀，使得停電故障范圍進一步擴大[1]。由此可見，對高壓輸電線路進行防雷保護是輸電線路穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，更是確保整個電網(wǎng)安全運行的重要基礎(chǔ)。

1 雷電對高壓輸電線路的危害

雷電是一種比較常見的自然現(xiàn)象，對人們的生產(chǎn)生活有較大的影響，高壓輸電線路一般都是暴露在野外的，線路安全是電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ)和前提，高壓輸電線路很容易受到雷電危害的影響。高壓輸電線路最容易受到雷擊的區(qū)域包括山頂、風(fēng)口、河谷、峽谷、潮濕盆地、導(dǎo)電性礦物質(zhì)集中處等，在高壓輸電線路架設(shè)過程中，應(yīng)該要盡量避開這些區(qū)域，如果不能避開，則應(yīng)該要加強防雷保護。雷電災(zāi)害主要有以下幾個方面[2]。

1.1 直擊雷危害

直擊雷指的是對高壓輸電線路造成直接電擊現(xiàn)象的雷電災(zāi)害，例如雷電直接擊中桿塔、導(dǎo)線所引起的過電壓，就叫作直擊雷過電壓。以雷電直擊桿塔為例，雷電擊中桿塔之后，雷電流急劇上升，使得塔頂對地電位突然變得很大，同時，桿塔頂部與導(dǎo)線之間的電位差值也會變大，還伴隨出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，使得桿塔頂部與導(dǎo)線之間的連通性變差，甚至是中斷。直擊導(dǎo)線也是一種十分嚴(yán)重的雷電危害，對導(dǎo)線產(chǎn)生危害是由于導(dǎo)線并沒有安全避雷線，因此遇到雷電天氣的時候，過電壓會直接進入導(dǎo)線，產(chǎn)生較大的危害。

1.2 感應(yīng)雷危害

感應(yīng)雷危害是高壓輸電線路遭遇較多的雷電災(zāi)害類型，當(dāng)雷云經(jīng)過高壓輸電線路附近時，雷電放電過程中，會形成電磁感應(yīng)，這些電磁感應(yīng)會傳到地下，這種雷擊過電壓一般對35 kV以下的電路產(chǎn)生的危害更加嚴(yán)重，對高壓輸電線路造成的危害不是很嚴(yán)重。

1.3 雷電沖擊波的危害

雷電沖擊波是一種突發(fā)的高壓沖擊波，會對高壓輸電線路產(chǎn)生影響，由于突發(fā)的高壓沖擊，很多高壓輸電線路都不能承受這些高電壓，因此導(dǎo)致線路被破壞，對整個電網(wǎng)的正常運行產(chǎn)生十分嚴(yán)重的危害。

2 高壓輸電線路防雷保護措施

2.1 安裝線路避雷器

安裝線路避雷器是高壓輸電線路防雷的常見措施，其防雷作用十分顯著，安裝在高壓輸電線路或者桿塔上，能夠?qū)⒗纂娏魍ㄟ^避雷針傳入地下或者相鄰桿塔，從而將雷電流引向一個更加廣闊的地方，防止雷電集中在某個部位對線路造成危害。在某些情況下，雷電流過大超過安全閾值之后，避雷器就會對雷電流進行分流，將其中大部分引向?qū)Ь€，并且傳到相鄰桿塔中，減輕雷電流對擊中桿塔的過電壓危害。另外，在雷擊電流被引向?qū)Ь€的過程中，導(dǎo)線之間的電磁感應(yīng)會作用在導(dǎo)線和避雷線上，產(chǎn)生耦合分量，從而使得導(dǎo)線電位上升，降低導(dǎo)線和桿塔之間的電位差，從而使得絕緣子串的閃絡(luò)現(xiàn)象被消除，也降低了跳閘的可能性。線路避雷器安裝示意如圖1所示。

2.2 架設(shè)避雷線

避雷線是防雷保護的基本措施，在高壓輸電線路施工過程中，架設(shè)避雷線能夠?qū)崿F(xiàn)對雷電的及時防護，架設(shè)避雷線最明顯的作用就是對雷電直擊導(dǎo)線危害進行防護，需要注意的是，在架設(shè)避雷線的時候要盡量減小避雷線對導(dǎo)線的保護角。另外，避雷線可以降低塔頂點位，減少閃絡(luò)次數(shù)，從而降低線路絕緣子串的電壓，降低導(dǎo)線的感應(yīng)電壓，從而起到對導(dǎo)線的屏蔽作用。架設(shè)避雷線的防雷效果十分顯著，輸電線路的電壓越高，架設(shè)避雷線的防雷效果越好。

2.3 安裝閘自動重合裝置

當(dāng)遇到雷電災(zāi)害時，累計電壓過大超過輸電線路的防御極限的時候，輸電線路一般會自動跳閘，從而防止更嚴(yán)重的危害。輸電線路跳閘帶來的危害十分嚴(yán)重，為了減少跳閘帶來的損失，必須要安裝自動重合閘的裝置，當(dāng)遇到跳閘危害的時候能夠自動恢復(fù)供電，這種措施在雷擊事故控制過程中也比較常見，應(yīng)用十分廣泛。

2.4 降低桿塔接地電阻

輸電線路桿塔是輸電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要基礎(chǔ)設(shè)施，桿塔的接地電阻與高壓輸電線路的安全性有十分緊密的聯(lián)系，如果桿塔的接地電阻過大，當(dāng)高壓輸電線路遭受雷擊的時候，桿塔頂部的電位上升，一旦桿塔電位與下路之間的電位差超過一定閾值，就很有可能會出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，從而引起線路跳閘。相反，如果桿塔的接地電阻適當(dāng)，則遭受雷擊的時候大部分電流會進入地下，使得雷電流被分散，從而保證線路運行的安全性。由此可見，在輸電線路建設(shè)過程中應(yīng)該要降低桿塔的接地電阻，提高高壓輸電線路的耐雷水平、降低其跳閘率。桿塔的電阻率除了與電阻設(shè)備有關(guān)之外，還與土壤的電阻率有緊密聯(lián)系，因此，在輸電線路桿塔設(shè)計過程中，應(yīng)該要盡量避開高山、石頭較多的地區(qū)，但是我國的山地地形較多，在鋪設(shè)電路的時候，很多復(fù)雜的地形是無法避免的，因此可以采取增加桿塔的埋設(shè)深度、增加桿塔的垂直地級等方法來改變桿塔的電阻率。

2.5 架設(shè)耦合地線

耦合地線指的是在原有導(dǎo)線的下方或者附近鋪設(shè)另外一條心的地線，對雷擊電流進行分流的過程，當(dāng)桿塔的電壓無法降低的時候就可以采用這種方法進行處理。架設(shè)耦合地線的作用主要體現(xiàn)在兩個方面：（1）可以將其導(dǎo)線與避雷線之間的耦合反應(yīng)，來降低雷電造成的反擊電壓和感應(yīng)電壓；（2）可以增加桿塔在雷擊情況下向臨近桿塔分散雷擊電流的能力。通過實踐證明，在輸電線路附近敷設(shè)耦合地線，對于山區(qū)的高壓輸電線路十分適用，可以降低雷擊造成的跳閘率。

3 高壓輸電線路的絕緣配合

絕緣配合也是減少雷擊危害的重要措施，指的是根據(jù)設(shè)備以及周圍的環(huán)境，選擇設(shè)備的電氣絕緣性能的過程，目的是為了提高設(shè)備的絕緣水平。高壓輸電線路的絕緣配合主要有幾種，分別是導(dǎo)線對桿塔、導(dǎo)線對避雷線、導(dǎo)線對地，以及不同極導(dǎo)線之間的絕緣選擇和相互配合。在絕緣配合過程中，開展線路設(shè)計時必須要考慮幾個方面的問題：（1）如果是導(dǎo)線對桿塔的絕緣配合，要按照正常運行電壓、內(nèi)過電壓、外過電壓來確定絕緣子的型號、絕緣子片數(shù)以及在相應(yīng)條件下導(dǎo)線對桿塔的氣隙距離。（2）導(dǎo)線對避雷線的絕緣配合設(shè)計時，一般按照雷電過電壓來確定檔距中央導(dǎo)線與避雷線之間的氣隙距離。（3）導(dǎo)線對地的絕緣配合設(shè)計，一般要根據(jù)操作過電壓及雷電過電壓的要求，來確定導(dǎo)線對地的間隔距離。（4）不同相導(dǎo)線之間的絕緣配合設(shè)計，一般要按正常運行電壓和導(dǎo)線振蕩情況來確定不同導(dǎo)線之間的最小間隔距離[3]。

4 結(jié)語

輸電線路建設(shè)是電力工程施工過程中的重點，輸電線路很容易遭受雷擊危害，在高壓輸電線路施工過程中，要加強防雷保護，提高輸電線路的防雷水平，同時要做好絕緣配合，提高電氣設(shè)備絕緣性能，最終提高輸電線路運行的安全性。

[參考文獻]

[1]吳水清.高壓輸電線路的防雷保護及其絕緣配合探討[J].科學(xué)之友，2013（10）：41-42.

[2]梁榮振.高壓輸電線路的防雷保護及其絕緣配合探討[J].現(xiàn)代制造，2011（9）：41-42.

[3]曾玉杰，蘆程.高壓輸電線路防雷保護及措施探討[J].大科技：科技天地，2011（19）：251-252.endprint