架空輸電線路雷擊跳閘故障及防范措施

趙宏宇

摘要：目前常規(guī)的配網(wǎng)防雷措施都是從主網(wǎng)防雷措施中移植而來，雖然在一定程度上確實(shí)提高了配網(wǎng)的實(shí)際防雷能力，尤其是對(duì)于5～7kA小電流地閃具有良好的防控作用。但是在實(shí)際應(yīng)用的過程中，配網(wǎng)畢竟與主網(wǎng)存在一定的區(qū)別，因此，導(dǎo)致配網(wǎng)轉(zhuǎn)移的主網(wǎng)防雷措施很難發(fā)揮實(shí)際的作用。本文就架空輸電線路所存在的雷擊跳閘故障問題進(jìn)行了相關(guān)分析，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況給出了相應(yīng)的防范對(duì)策，希望能夠有效保障輸電線路運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;雷擊跳閘故障;防范對(duì)策

引言

由于架空輸電線路長(zhǎng)時(shí)間暴露在自然環(huán)境中，很容易受到外界自然因素的損害和影響。一旦架空輸電線路遭受雷擊，會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)線路的安全供電，因此相關(guān)電力部門應(yīng)高度重視雷擊危害，有針對(duì)性的采取措施，防止架空輸電線路發(fā)生雷擊跳閘，保障電網(wǎng)的供電可靠性和穩(wěn)定性。

1輸電線路受到雷擊的危害分析

通常情況下，雷擊類型的差異會(huì)對(duì)輸電線路造成不同的故障問題，例如，雷電直擊會(huì)引起輸電線路的多相故障，而雷電的反擊問題會(huì)導(dǎo)致下面幾種輸電路線故障：第一是1次跳閘致使連續(xù)桿塔產(chǎn)生閃絡(luò)異常;第二呈現(xiàn)為三角形態(tài)的輸電線路上方出現(xiàn)導(dǎo)線異常;第三是橫向排序的中線出現(xiàn)異常等，而雷電的繞擊一般會(huì)引起輸電線路的單相故障。對(duì)于輸電線路來說，雷電故障對(duì)其產(chǎn)生的危害性是比較大的，對(duì)于220kV輸電線路來說，如果其遭到了雷電的擊打，那么將會(huì)出現(xiàn)下述故障：其一是線路的跳閘故障;其二是設(shè)備的損壞故障;其三是絕緣子的閃絡(luò)故障等，甚至嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)對(duì)人們的生命以及財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅。如果輸電線路的位置在農(nóng)村山林區(qū)域，交通不便利使得其在發(fā)生雷擊事故的時(shí)候會(huì)在很大程度上降低巡視線路和查找故障工作的效率。除此之外，雷電出現(xiàn)的時(shí)候往往伴隨著比較大的風(fēng)和雨等惡劣天氣，因此，非常容易引起樹木歪倒進(jìn)而壓倒輸電線的故障，如果不能及時(shí)采取合理措施加以解決，那么將會(huì)造成比較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2架空輸電線路的有效防雷措施

2.1架設(shè)避雷線

在架空輸電線路中架設(shè)避雷線，可有效防止輸電線路直接遭受雷擊，減少流經(jīng)輸電線路的雷擊電流，發(fā)揮輸電線路的屏蔽和耦合作用，降低雷擊輸電線路時(shí)絕緣子串的電壓，降低輸電線路的感應(yīng)電壓，提高輸電線路的安全性。通常情況下，輸電線路的電壓越高，通過架設(shè)避雷線防止雷擊跳閘的效果越好，通過合理控制保護(hù)角，可發(fā)揮良好的避雷效果。例如，對(duì)500kV輸電線路架設(shè)避雷線，設(shè)置20度左右的保護(hù)角，可有效減少500kV輸電線路的雷擊跳閘次數(shù)。另外，架空輸電線路想要減少雷擊跳閘事故，應(yīng)設(shè)置角度較小的保護(hù)角，適當(dāng)增加輸電線路的桿塔高度，并且在架設(shè)避雷線時(shí)還要適當(dāng)控制避雷線的位置和相鄰之間的距離，從而提高輸電線路的安全性。

2.2“堵塞型”防雷措施

①減小地線保護(hù)角。為降低線路雷電繞擊跳閘率，新建220kV雙回路垂直排列線路桿塔全高超過40m時(shí)，架空地線對(duì)各相線的最大保護(hù)角應(yīng)從現(xiàn)行設(shè)計(jì)的20°左右降低到5°以下;500kV同塔雙回路線路和大跨越塔應(yīng)進(jìn)一步降低架空地線對(duì)各相線的保護(hù)角應(yīng)不大于0°。②架設(shè)旁路架空地線。架設(shè)旁路架空地線可有效防止500kV輸電線路的側(cè)面來雷繞擊導(dǎo)線的情況。這種措施對(duì)于側(cè)面來雷的情況效果非常好，如在山坡外側(cè)架設(shè)旁路架空地線，則可攔截從側(cè)面過來繞擊。③增加復(fù)合絕緣子長(zhǎng)度?？紤]到復(fù)合絕緣子在電網(wǎng)的巨大使用量，為降低雷擊閃絡(luò)故障，對(duì)于多雷、強(qiáng)雷區(qū)新建線路以及塔窗口尺寸允許的老舊線路，應(yīng)選用干弧距離較長(zhǎng)的復(fù)合絕緣子，并在兩端加裝均壓環(huán)。④安裝塔頭側(cè)向避雷針。塔頭側(cè)向避雷針可安裝在較易遭受繞擊導(dǎo)線相所在橫擔(dān)上，如雙回路桿塔中相橫擔(dān)、四回混壓線路下層雙回路的長(zhǎng)橫擔(dān)上。側(cè)向避雷針的保護(hù)范圍為15～20m，線路實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，繞擊多發(fā)生于桿塔兩側(cè)約30m范圍內(nèi)，因此側(cè)向避雷針保護(hù)范圍可達(dá)50%以上。⑤安裝可控放電避雷針。由于線路弧垂使中間段保護(hù)角小于近桿塔段，加之桿塔位置也較高，繞擊多發(fā)生在近桿塔段?？煽胤烹姳芾揍樦饕糜谏絽^(qū)保護(hù)易受雷電繞擊的桿塔，但對(duì)于檔距中央的保護(hù)有限。

2.3降低桿塔接地電阻

降低桿塔接地電阻是一種非常有效并且直接的防雷措施，如果桿塔接地電阻較大，輸電線路在遭受雷擊時(shí)，桿塔頂部電位過高，容易對(duì)輸電線路產(chǎn)生雷電反擊。對(duì)于土壤電阻率較低的巖石、高山等區(qū)域，架空輸電線路要充分利用拉線或者桿塔基礎(chǔ)等接地方式，降低輸電線路的接地電阻;在土壤電阻率較高的區(qū)域，架空輸電線路可采用物理接地、混合接地、外引接地、連續(xù)伸長(zhǎng)接地、放射接地等多種方式，降低輸電線路的接地電阻。同時(shí)，可以適當(dāng)加長(zhǎng)輸電線路的接地極，在架空輸電線路經(jīng)常發(fā)生雷擊跳閘的位置，增設(shè)耦合地線，充分發(fā)揮其耦合作用和分流作用，最大程度地降低輸電線路桿塔位置的接地電阻，提高輸電線路的安全性。另外，可以在架空輸電線路的桿塔位置適當(dāng)添加降阻劑，降阻劑可快速融入土壤中，擴(kuò)大地面土壤分散電流的范圍，減小桿塔位置的接地電阻，降阻劑可廣泛的應(yīng)用在一些山區(qū)的巖石地段和土壤電阻率較高的位置。

3配網(wǎng)防雷方案建議

由于架空配網(wǎng)線路防雷工作的特殊性，需要有針對(duì)性地考慮配網(wǎng)線路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn)而采取適合的防雷措施，規(guī)避某些措施所帶來的負(fù)面影響。配網(wǎng)防雷工作重點(diǎn)總結(jié)為三點(diǎn)：防雷擊過電壓、提高線路絕緣水平和提供良好泄放通道。防雷擊過電壓就是要防止線路絕緣子閃絡(luò)產(chǎn)生工頻續(xù)流從而跳閘或斷線，良好品質(zhì)的避雷器和良好的接地條件能夠有效地泄放雷電流，防雷擊過電壓。同時(shí)近年來也涌現(xiàn)出一種叫波阻式防雷設(shè)備，這種設(shè)備不但能夠提供良好的泄放通道，而且通過波阻器件在雷電流到達(dá)絕緣裝置前進(jìn)行削峰降陡，減小雷電流的危害。

架空配網(wǎng)防雷其中一個(gè)重要因素需突破配網(wǎng)線路設(shè)計(jì)的桎梏，大幅提高絕緣水平。在有限的空間進(jìn)行增加絕緣子片數(shù)和使用絕緣導(dǎo)線的措施不能普遍的解決問題，并且提升絕緣水平幅度有限。另外可以在有限的空間上創(chuàng)造出更多空間，通過改造桿塔本身結(jié)構(gòu)，例如用絕緣橫擔(dān)替代金屬橫擔(dān)，從而加大電氣絕緣距離，提高絕緣水平。對(duì)重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域采用集合式產(chǎn)品進(jìn)行綜合改造，一方面大幅度提高防雷效果，另一方面杜絕了不同防雷設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量?jī)?yōu)劣不一和設(shè)備簡(jiǎn)單疊加等缺點(diǎn)。

結(jié)語

對(duì)于架空輸電線路來說，雷擊跳閘故障會(huì)對(duì)其產(chǎn)生比較嚴(yán)重的危害，因此，必須采取合理措施實(shí)現(xiàn)對(duì)雷擊故障的有效預(yù)防。為此，相關(guān)輸電線路企業(yè)應(yīng)該在綜合考慮架空輸電線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及周圍所具有環(huán)境特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，合理選擇恰當(dāng)?shù)姆览状胧?，從而達(dá)到預(yù)期的防雷效果。

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